JP2005175029A - Method of manufacturing bipolar transistor and bipolar transistor manufactured thereby - Google Patents

Method of manufacturing bipolar transistor and bipolar transistor manufactured thereby Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a bipolar transistor which can reduce a manufacturing cost by reducing the number of manufacturing processes, and to provide the bipolar transistor manufactured by the same. <P>SOLUTION: A buried collector region is formed inside a semiconductor substrate, and a collector electrode formation region is formed in the semiconductor substrate to the depth of the buried collector region, and an interlayer dielectric formed of the same material as that of the collector electrode formation region is formed on top of the collector electrode formation region. Thereafter, an opening for collector electrode is formed by etching in the interlayer dielectric and in the collector electrode formation region. A collector electrode is formed in the opening for collector electrode to complete the bipolar transistor. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、バイポーラトランジスタの製造方法及び同方法により製造したバイポーラトランジスタに関するものである。   The present invention relates to a bipolar transistor manufacturing method and a bipolar transistor manufactured by the method.

従来より、バイポーラトランジスタは、半導体基板の上部に設けた層間絶縁膜から内部の埋め込みコレクタ領域までを貫通するコレクタ電極用開口に、コレクタ電極を形成した構造にすることによって、コレクタ抵抗を低減させて動作を高速化させていた。   Conventionally, a bipolar transistor has a collector resistance reduced by forming a collector electrode in an opening for a collector electrode penetrating from an interlayer insulating film provided on an upper portion of a semiconductor substrate to an internal buried collector region. The speed was increased.

このような構造を有するバイポーラトランジスタは、次のような製造方法により製造していた。   The bipolar transistor having such a structure has been manufactured by the following manufacturing method.

バイポーラトランジスタ100は、図7(a)に示すように、P型の半導体層101にN型の埋め込みコレクタ領域102を形成した後、P型の半導体層101の表面にシリコンからなるN型のエピタキシャル層103を形成することによって半導体基板104を形成する。   As shown in FIG. 7 (a), the bipolar transistor 100 is formed by forming an N-type buried collector region 102 in a P-type semiconductor layer 101 and then forming an N-type epitaxial layer made of silicon on the surface of the P-type semiconductor layer 101. The semiconductor substrate 104 is formed by forming the layer 103.

次に、半導体基板104の表面の所定位置に素子分離領域105を形成した後、これら全てを被覆するように多結晶シリコン層106を形成し、レジストマスクを用いてベース層となる領域のみ開口し、イオン注入によりP型の拡散領域116形成する。   Next, after forming an element isolation region 105 at a predetermined position on the surface of the semiconductor substrate 104, a polycrystalline silicon layer 106 is formed so as to cover all of them, and only a region serving as a base layer is opened using a resist mask. Then, a P-type diffusion region 116 is formed by ion implantation.

次に、レジストマスクを除去した後、エミッタ形成をする領域を開口し、絶縁膜117を用いたサイドウォール技術によりエミッタ開口を空け、その上部にN型の不純物を含む多結晶シリコン層107を形成する。その後、熱処理を行いベース層及びエミッタ層の不純物の拡散と活性化を行う。図中118は真性ベース領域である。   Next, after removing the resist mask, an emitter formation region is opened, an emitter opening is made by a sidewall technique using the insulating film 117, and a polycrystalline silicon layer 107 containing an N-type impurity is formed thereon. To do. Thereafter, heat treatment is performed to diffuse and activate impurities in the base layer and the emitter layer. In the figure, 118 is an intrinsic base region.

次に、図7(b)に示すように、ベース引き出し部108を残すように多結晶シリコン層106及び絶縁膜117をエッチングにより除去すると共に、コレクタ電極形領域のN型エピタキシャル層103をエッチングすることによりN型の埋め込みコレクタ領域102の深さにまで達する貫通孔109を形成する。   Next, as shown in FIG. 7B, the polysilicon layer 106 and the insulating film 117 are removed by etching so as to leave the base lead portion 108, and the N-type epitaxial layer 103 in the collector electrode region is etched. Thus, a through hole 109 reaching the depth of the N-type buried collector region 102 is formed.

次に、図7(c)に示すように、半導体基板104の上側全てを被覆するように酸化シリコンからなる層間絶縁膜110を形成する。   Next, as shown in FIG. 7C, an interlayer insulating film 110 made of silicon oxide is formed so as to cover the entire upper side of the semiconductor substrate 104.

次に、図7(d)に示すように、層間絶縁膜110の所定位置をエッチングにより除去することによってベース電極111及びエミッタ電極112を形成するためのコンタクトホール113を形成すると共に、層間絶縁膜110によって埋められた貫通孔109を再度エッチングすることによってコレクタ電極用開口114を形成する。   Next, as shown in FIG. 7 (d), a predetermined position of the interlayer insulating film 110 is removed by etching to form a contact hole 113 for forming the base electrode 111 and the emitter electrode 112, and the interlayer insulating film The through-hole 109 filled with 110 is etched again to form the collector electrode opening 114.

このとき形成するコレクタ電極用開口114は、酸化シリコンからなる層間絶縁膜110とシリコンからなるN型のエピタキシャル層103といった材質の異なる2つの層を貫通し、埋め込みコレクタ領域102の深さまで達する構造となっている。   The collector electrode opening 114 formed at this time passes through two layers of different materials, such as an interlayer insulating film 110 made of silicon oxide and an N-type epitaxial layer 103 made of silicon, and reaches a depth of the buried collector region 102. It has become.

次に、図(e)各コンタクトホール113に電極部材を埋め込むことによってベース電極111及びエミッタ電極112を形成すると同時に、コレクタ電極用開口114にも電極部材を埋め込むことによってコレクタ電極115を形成して製造していた(たとえば、特許文献1参照。)。   Next, the base electrode 111 and the emitter electrode 112 are formed by embedding an electrode member in each contact hole 113 in FIG. (E), and at the same time, the collector electrode 115 is formed by embedding the electrode member in the collector electrode opening 114 as well. It was manufactured (for example, refer to Patent Document 1).

このように、従来のバイポーラトランジスタ100では、コレクタ電極用開口114を形成する際に、シリコンからなるN型エピタキシャル層103に対して1度目のエッチングを行うことにより貫通孔109を形成した後に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜110に対して2度目のエッチングを行うことによって形成していた。   As described above, in the conventional bipolar transistor 100, when the collector electrode opening 114 is formed, the first etching is performed on the N-type epitaxial layer 103 made of silicon to form the through hole 109, and then the oxidation is performed. The interlayer insulating film 110 made of silicon was formed by performing the second etching.

すなわち、コレクタ電極用開口114を形成するために2度のエッチングを行っていた。
特許第3132460号公報
That is, etching was performed twice in order to form the collector electrode opening 114.
Japanese Patent No. 3132460

ところが上記従来のバイポーラトランジスタの製造方法では、酸化シリコンからなる層間絶縁膜とシリコンからなるN型エピタキシャル層といった材質の異なる2つの層を貫通するコレクタ電極用開口を形成しなければならなかったため、コレクタ電極用開口を形成する際は、まず、シリコンからなるN型エピタキシャル層をエッチングすることによりN型の埋め込みコレクタ領域の深さにまで達する貫通孔を形成し、その後、この貫通孔を含む上部全面に酸化シリコンからなる層間絶縁膜を形成した後、層間絶縁膜によって埋められた貫通孔を再度エッチングすることによって形成していた。   However, in the above conventional bipolar transistor manufacturing method, it is necessary to form a collector electrode opening that penetrates two different layers such as an interlayer insulating film made of silicon oxide and an N-type epitaxial layer made of silicon. When forming the electrode opening, first, a through hole reaching the depth of the N type buried collector region is formed by etching the N type epitaxial layer made of silicon, and then the entire upper surface including the through hole is formed. Then, after forming an interlayer insulating film made of silicon oxide, the through-hole filled with the interlayer insulating film is etched again.

このように、コレクタ電極用開口を形成するためには、同一の領域に対して2度にわたるエッチングが必要であったため、製造工程数が増加し、これによりバイポーラトランジスタの製造コストが増大するおそれがあった。   As described above, in order to form the collector electrode opening, it is necessary to perform etching twice on the same region, which increases the number of manufacturing steps, which may increase the manufacturing cost of the bipolar transistor. there were.

そこで、請求項1に係る本発明では、半導体基板に埋め込みコレクタ領域を形成すると共に、半導体基板に埋め込みコレクタ領域に達する深さまでコレクタ電極形成領域を形成し、この上部にコレクタ電極形成領域と同一材質の層間絶縁膜を形成し、その後、これらの層間絶縁膜とコレクタ電極形成領域とにコレクタ電極用開口をエッチングにより形成し、このコレクタ電極用開口にコレクタ電極を形成することとした。   Therefore, in the present invention according to claim 1, the buried collector region is formed in the semiconductor substrate, the collector electrode forming region is formed in the semiconductor substrate to a depth reaching the buried collector region, and the same material as the collector electrode forming region is formed thereon. Then, a collector electrode opening is formed in the interlayer insulating film and the collector electrode formation region by etching, and a collector electrode is formed in the collector electrode opening.

また、請求項2に係る本発明では、前記請求項1に係る本発明において、コレクタ電極形成領域は、半導体基板の所定位置に増速酸化効果を有する不純物を注入し、その後、酸化させることによって形成することとした。   Further, in the present invention according to claim 2, in the present invention according to claim 1, the collector electrode forming region is formed by implanting an impurity having an accelerated oxidation effect into a predetermined position of the semiconductor substrate, and then oxidizing it. It was decided to form.

また、請求項3に係る本発明では、半導体基板の内部に設けた埋め込みコレクタ領域と、半導体基板に埋め込みコレクタ領域に達する深さまで形成したコレクタ電極形成領域と、コレクタ電極形成領域と同一材質からなる層間絶縁膜と、層間絶縁膜とコレクタ電極形成領域とをエッチングにより貫通させたコレクタ電極用開口と、コレクタ電極用開口に設けたコレクタ電極とを有することとした。   According to the third aspect of the present invention, the buried collector region provided inside the semiconductor substrate, the collector electrode forming region formed to the depth reaching the buried collector region in the semiconductor substrate, and the collector electrode forming region are made of the same material. An interlayer insulating film, a collector electrode opening through which the interlayer insulating film and the collector electrode forming region are etched, and a collector electrode provided in the collector electrode opening are provided.

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。   And in this invention, there exists an effect described below.

すなわち、請求項1に係る本発明では、半導体基板に埋め込みコレクタ領域を形成すると共に、半導体基板に埋め込みコレクタ領域に達する深さまでコレクタ電極形成領域を形成し、この上部にコレクタ電極形成領域と同一材質の層間絶縁膜を形成し、その後、これらの層間絶縁膜とコレクタ電極形成領域とにコレクタ電極用開口をエッチングにより形成し、このコレクタ電極用開口にコレクタ電極を形成することとしたため、コレクタ電極形成領域と層間絶縁膜とが同一の材質により形成されるので、これらのコレクタ電極形成領域と層間絶縁膜とを貫通するコレクタ電極用開口を一度のエッチングにより形成することが可能となり、これにより製造工程数を減少させることができ、バイポーラトランジスタの製造コストを低減することができる。   That is, in the present invention according to claim 1, the buried collector region is formed in the semiconductor substrate, the collector electrode forming region is formed in the semiconductor substrate to the depth reaching the buried collector region, and the same material as the collector electrode forming region is formed thereon. After that, a collector electrode opening is formed in the interlayer insulating film and the collector electrode formation region by etching, and a collector electrode is formed in the collector electrode opening. Since the region and the interlayer insulating film are formed of the same material, it is possible to form an opening for the collector electrode that penetrates the collector electrode forming region and the interlayer insulating film by a single etching. Can reduce the number of manufacturing costs of bipolar transistors Kill.

また、請求項2に係る本発明では、コレクタ電極形成領域は、半導体基板の所定位置に増速酸化効果を有する不純物を注入し、その後、酸化させることによって形成することとしたため、コレクタ電極形成領域を簡易に形成することができる。   Further, in the present invention according to claim 2, the collector electrode formation region is formed by implanting impurities having a speed-up oxidation effect into a predetermined position of the semiconductor substrate and then oxidizing them. Can be formed easily.

また、請求項3に係る本発明では、半導体基板の内部に設けた埋め込みコレクタ領域と、半導体基板に埋め込みコレクタ領域に達する深さまで形成したコレクタ電極形成領域と、コレクタ電極形成領域と同一材質からなる層間絶縁膜と、層間絶縁膜とコレクタ電極形成領域とをエッチングにより貫通させたコレクタ電極用開口と、コレクタ電極用開口に設けたコレクタ電極とを有することとしたため、コレクタ電極用開口を形成する際の工程数を減少させることにより低コストで製造可能なバイポーラトランジスタとすることができる。   According to the third aspect of the present invention, the buried collector region provided inside the semiconductor substrate, the collector electrode forming region formed to the depth reaching the buried collector region in the semiconductor substrate, and the collector electrode forming region are made of the same material. Since the interlayer insulating film, the collector electrode opening through which the interlayer insulating film and the collector electrode forming region have been etched, and the collector electrode provided in the collector electrode opening are provided, the collector electrode opening is formed. By reducing the number of steps, the bipolar transistor can be manufactured at low cost.

本発明に係るバイポーラトランジスタは、半導体基板の内部に設けた埋め込みコレクタ領域と、この埋め込みコレクタ領域に達する深さまで半導体基板に形成したコレクタ電極形成領域と、このコレクタ電極形成領域と同一材質からなる層間絶縁膜と、この層間絶縁膜とコレクタ電極形成領域とをエッチングにより貫通させたコレクタ電極用開口と、このコレクタ電極用開口に設けたコレクタ電極とを有している。   The bipolar transistor according to the present invention includes a buried collector region provided inside a semiconductor substrate, a collector electrode forming region formed in the semiconductor substrate to a depth reaching the buried collector region, and an interlayer made of the same material as the collector electrode forming region. It has an insulating film, a collector electrode opening through which the interlayer insulating film and the collector electrode formation region are etched, and a collector electrode provided in the collector electrode opening.

このバイポーラトランジスタの製造方法は、まず、内部に埋め込みコレクタ領域を形成した半導体基板に、表面から埋め込みコレクタ領域に達する深さまでコレクタ電極形成領域を形成している。   In this bipolar transistor manufacturing method, first, a collector electrode formation region is formed from a surface to a depth reaching the buried collector region on a semiconductor substrate having a buried collector region formed therein.

このコレクタ電極形成領域は、半導体基板の所定領域に対して選択的に半導体基板の材質を変化させて形成しており、特に、後工程においてこの領域の上部に形成する層間絶縁膜の材質と同一としている。   The collector electrode formation region is formed by selectively changing the material of the semiconductor substrate with respect to a predetermined region of the semiconductor substrate, and in particular, the same material as that of the interlayer insulating film formed on the upper portion of this region in a later process. It is said.

次に、コレクタ電極形成領域を形成した半導体基板にベース層とエミッタ層とを順次積層することによりベース領域及びコレクタ領域をそれぞれ形成し、その後、半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成している。   Next, a base layer and an emitter layer are sequentially stacked on the semiconductor substrate on which the collector electrode formation region is formed, thereby forming a base region and a collector region, respectively, and then an interlayer insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate. .

次に、層間絶縁膜には、所定位置をエッチングすることによって埋め込みコレクタ成領域に達するコレクタ電極用開口を形成すると共に、ベース領域及びエミッタ領域に達するコンタクトホールを形成している。   Next, in the interlayer insulating film, a collector electrode opening reaching the buried collector forming region is formed by etching a predetermined position, and contact holes reaching the base region and the emitter region are formed.

最後に、コレクタ電極用開口と各コンタクトホールにそれぞれ電極部材を埋め込むことによりコレクタ電極、ベース電極、エミッタ電極を形成している。   Finally, a collector electrode, a base electrode, and an emitter electrode are formed by embedding electrode members in the collector electrode openings and the respective contact holes.

このように本発明では、コレクタ電極形成領域と層間絶縁膜とを同一の材質により形成しているため、コレクタ電極用開口をコンタクトホールを形成するためのエッチング条件と同一条件とした1度のエッチングにより形成することができるので、製造工程数を削減することができ、製造コストを低減させることができる。   As described above, in the present invention, the collector electrode forming region and the interlayer insulating film are formed of the same material, so that the etching for the collector electrode is performed once under the same conditions as the etching conditions for forming the contact hole. Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

特に、コレクタ電極形成領域は、半導体基板に増速酸化効果を有する不純物を注入することによって半導体基板の材質を変質させて形成している。   In particular, the collector electrode formation region is formed by modifying the material of the semiconductor substrate by implanting impurities having a speed-up oxidation effect into the semiconductor substrate.

そのため、増速酸化効果を有する不純物の作用により、コレクタ電極形成領域は、コレクタ電極形成領域の形成後の酸化処理によって層間絶縁膜と同質の酸化膜とすることができ、層間絶縁膜のエッチング処理によってコレクタ電極形成領域までエッチングしてコレクタ電極用開口を形成することができる。   Therefore, the collector electrode formation region can be made to be an oxide film of the same quality as the interlayer insulation film by the oxidation treatment after the formation of the collector electrode formation region due to the action of the impurity having the accelerated oxidation effect, and the interlayer insulation film etching process Thus, the collector electrode opening can be formed by etching up to the collector electrode formation region.

以下に、本発明に係るバイポーラトランジスタの製造方法について図面を参照しながら説明する。   A bipolar transistor manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、本実施の形態では、図1に示すように、同一半導体基板5上にバイポーラトランジスタ1aとNチャネルMOSトランジスタ1bとPチャネルMOSトランジスタ(図示略)とを混載したBiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)1を例にとり説明するが、本発明は、これに限られず、同一基板上にバイポーラトランジスタと他の半導体素子とを混載した半導体装置を製造する場合にも適用することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a BiCMOS (Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor) in which a bipolar transistor 1a, an N-channel MOS transistor 1b, and a P-channel MOS transistor (not shown) are mounted on the same semiconductor substrate 5 is used. ) 1 will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and can also be applied to manufacturing a semiconductor device in which a bipolar transistor and other semiconductor elements are mixedly mounted on the same substrate.

BiCMOS1を形成する半導体基板5は、図2に示すように、P型Si(シリコン)基板2の所要位置にN型不純物を拡散させることによって埋め込みコレクタ領域3を形成し、P型Si基板2の上面にN型エピタキシャル層4を形成して構成している。   As shown in FIG. 2, the semiconductor substrate 5 for forming the BiCMOS 1 forms an embedded collector region 3 by diffusing an N-type impurity in a required position of the P-type Si (silicon) substrate 2, thereby forming the P-type Si substrate 2. An N-type epitaxial layer 4 is formed on the upper surface.

さらに、N型エピタキシャル層4の表面には、熱酸化によって酸化膜を形成し、この酸化膜上に、所要のLOCOS形成用マスク(図示略)を形成してスチーム酸化を行うことによりLOCOS6を形成している。   Further, an oxide film is formed on the surface of the N-type epitaxial layer 4 by thermal oxidation, and a LOCOS 6 is formed on the oxide film by forming a required LOCOS formation mask (not shown) and performing steam oxidation. doing.

LOCOS6の形成後、LOCOS6の下側には、P型不純物であるボロンイオン等を注入することよって素子分離領域7を形成している。また、素子分離領域7の形成時にNチャネルMOSトランジスタ1bの所要位置にもボロンイオンを注入することによってPウェル8を形成している。   After the LOCOS 6 is formed, an element isolation region 7 is formed under the LOCOS 6 by implanting boron ions or the like that are P-type impurities. In addition, P well 8 is formed by implanting boron ions into a required position of N channel MOS transistor 1b when element isolation region 7 is formed.

素子分離領域7の形成後、半導体基板5の表面には、タングステンシリサイド層を形成し、このタングステンシリサイド層をパターニングすることによってNチャネルMOSトランジスタ1bのゲート9及びPチャネルMOSトランジスタのゲートを形成し、その後、半導体基板の表面には、減圧CVD(Chemical Vapor Deposition)法によって第1TEOS(テトラエトキシシラン)酸化膜10を形成している。   After the formation of the element isolation region 7, a tungsten silicide layer is formed on the surface of the semiconductor substrate 5, and the tungsten silicide layer is patterned to form the gate 9 of the N-channel MOS transistor 1b and the gate of the P-channel MOS transistor. Thereafter, a first TEOS (tetraethoxysilane) oxide film 10 is formed on the surface of the semiconductor substrate by a low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

第1TEOS酸化膜の形成後、第1TEOS酸化膜10の表面には、レジストで構成したマスク層11を形成している。   After the formation of the first TEOS oxide film, a mask layer 11 made of a resist is formed on the surface of the first TEOS oxide film 10.

このマスク層11には、コレクタ電極形成領域13を形成するための第1開口と、NチャネルMOSトランジスタ1bのソース及びドレインを形成するための第2開口とを設け、第1開口及び第2開口を介してN型エピタキシャル層4の部分にN型不純物であるヒ素イオンを注入して、コレクタ電極形成領域13及びNチャネルMOSトランジスタ1bのソース形成領域12、ドレイン形成領域12’を形成している。   The mask layer 11 is provided with a first opening for forming the collector electrode formation region 13 and a second opening for forming the source and drain of the N-channel MOS transistor 1b. The first opening and the second opening Then, arsenic ions, which are N-type impurities, are implanted into the N-type epitaxial layer 4 to form the collector electrode forming region 13, the source forming region 12 of the N-channel MOS transistor 1b, and the drain forming region 12 ′. .

このとき、コレクタ電極形成領域13に注入する不純物は、ヒ素イオンを用いているが、
リンやアンチモンなどの増速酸化効果を有する他の不純物イオンを用いることもできる。
At this time, the impurity implanted into the collector electrode formation region 13 uses arsenic ions,
Other impurity ions having accelerated oxidation effect such as phosphorus and antimony can also be used.

コレクタ電極形成領域13の形成後、マスク層11を除去し、その後、半導体基板5には、耐酸化マスク層となるSiN(窒化シリコン)層14を形成している。 After the collector electrode formation region 13 is formed, the mask layer 11 is removed, and then, a Si 3 N 4 (silicon nitride) layer 14 is formed on the semiconductor substrate 5 as an oxidation resistant mask layer.

このSiN層14のコレクタ電極形成領域13の上方部分には、図3に示すように酸化用開口13aを形成している。 An oxidation opening 13a is formed in the upper portion of the collector electrode forming region 13 of the Si 3 N 4 layer 14 as shown in FIG.

そして、スチーム酸化を行うことによって、図4に示すように、コレクタ電極形成領域13部分のシリコンを酸化させて酸化シリコン膜からなるコレクタ電極形成領域13を形成している。   Then, by performing steam oxidation, as shown in FIG. 4, the collector electrode forming region 13 made of a silicon oxide film is formed by oxidizing the silicon in the collector electrode forming region 13 portion.

特に、コレクタ電極形成領域13には、増速酸化効果を有する不純物を注入していることによって可及的に酸化膜を形成することができる。   In particular, an oxide film can be formed in the collector electrode forming region 13 as much as possible by implanting impurities having a speed-up oxidation effect.

しかも、この酸化膜は、埋め込みコレクタ領域3に達するようにしており、また、スチーム酸化の際に、NチャネルMOSトランジスタ1bのソース形成領域12、ドレイン形成領域12‘、及びPチャネルMOSトランジスタのソース形成領域、ドレイン形成領域に注入した不純物を活性化することによりNチャネルMOSトランジスタ1bのソース領域15、ドレイン領域15’、及びPチャネルMOSトランジスタのソース領域、ドレイン領域を形成している。   Moreover, this oxide film reaches the buried collector region 3, and during steam oxidation, the source formation region 12, the drain formation region 12 'of the N-channel MOS transistor 1b, and the source of the P-channel MOS transistor By activating the impurities implanted into the formation region and the drain formation region, the source region 15 and drain region 15 ′ of the N-channel MOS transistor 1b and the source and drain regions of the P-channel MOS transistor are formed.

次に、図5に示すように、酸化膜からなるコレクタ電極形成領域13の形成後、SiN層14を除去し、ベース層18を形成している。 Next, as shown in FIG. 5, after the collector electrode forming region 13 made of an oxide film is formed, the Si 3 N 4 layer 14 is removed to form the base layer 18.

ベース層18は、第1TEOS酸化膜10のコレクタ−ベース接合領域部分にベース用開口を設けた後に、半導体基板5の上面に非選択的にベース層の不純物を含有させたSiGe混晶層(シリコン・ゲルマニウム混晶層)16をエピタキシャル成長させ、同時にベース引き出し部17となる多結晶シリコン・ゲルマニウム層も形成する。その後、このベース層18を所定形状にパターニングしている。   The base layer 18 is a SiGe mixed crystal layer (silicon silicon) in which impurities of the base layer are added non-selectively on the upper surface of the semiconductor substrate 5 after providing a base opening in the collector-base junction region portion of the first TEOS oxide film 10. (Germanium mixed crystal layer) 16 is epitaxially grown, and at the same time, a polycrystalline silicon / germanium layer serving as the base lead portion 17 is formed. Thereafter, the base layer 18 is patterned into a predetermined shape.

ベース層18の形成後、半導体基板5の上面には、減圧CVD法によって第2TEOS酸化膜19を形成し、この第2TEOS酸化膜19のベース−エミッタ接合部にエミッタ用開口20aを設けた後に、半導体基板5の上面にエミッタの不純物を含有させたアモルファスシリコン層21を形成し、このアモルファスシリコン層21を所定形状にパターニングした後、熱処理を行いSiGe混晶層16の上部に不純物の拡散層からなるエミッタ層20を形成している。   After the formation of the base layer 18, a second TEOS oxide film 19 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 5 by a low pressure CVD method, and after providing an emitter opening 20a at the base-emitter junction of the second TEOS oxide film 19, An amorphous silicon layer 21 containing an emitter impurity is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 5, and after this amorphous silicon layer 21 is patterned into a predetermined shape, a heat treatment is performed from the impurity diffusion layer on the SiGe mixed crystal layer 16. An emitter layer 20 is formed.

このようにして、エミッタ層20を形成した後、半導体基板5の上面には、減圧CVD法により酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜22を形成している。   After the emitter layer 20 is thus formed, an interlayer insulating film 22 made of a silicon oxide film is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 5 by a low pressure CVD method.

層間絶縁膜22の形成後、層間絶縁膜22は、上面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)によって平坦化している。   After the formation of the interlayer insulating film 22, the upper surface of the interlayer insulating film 22 is planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing).

層間絶縁膜22の平坦化の後、層間絶縁膜22の上面にはレジスト膜を形成し、このレジスト膜にコンタクトホール23形成用の開口と、コレクタ電極用開口24形成用の開口とを形成してレジストパターンを構成している。   After planarization of the interlayer insulating film 22, a resist film is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 22, and an opening for forming the contact hole 23 and an opening for forming the collector electrode opening 24 are formed in the resist film. This constitutes a resist pattern.

このレジストパターンを用いて、層間絶縁膜22をRIE(Reactive Ion Etching)法によりエッチングすることによってコンタクトホール23及びコレクタ電極用開口24を形成している。   By using this resist pattern, the interlayer insulating film 22 is etched by the RIE (Reactive Ion Etching) method to form the contact hole 23 and the collector electrode opening 24.

特に、コレクタ電極形成領域13は、層間絶縁膜22と同じ酸化シリコンで構成していることにより層間絶縁膜22のエッチングに引き続いて連続的にエッチングすることができ、エッチング条件を変えることなく1回のエッチングでコレクタ電極形成領域13に達するコレクタ電極用開口24を形成することができる。   In particular, since the collector electrode forming region 13 is made of the same silicon oxide as the interlayer insulating film 22, it can be continuously etched following the etching of the interlayer insulating film 22, and can be performed once without changing the etching conditions. The collector electrode opening 24 reaching the collector electrode formation region 13 can be formed by this etching.

最後に、図1に示すように、各コンタクトホール23及びコレクタ電極用開口24に電極部材として、バリアメタルを形成した後、タングステンを埋め込むことによってバイポーラトランジスタ1aのエミッタ電極25、ベース電極26、コレクタ電極27と、NチャネルMOSトランジスタ1b及びPチャネルMOSトランジスタの各ゲート電極28、ソース電極29、ドレイン電極30を形成し、この表面に多層配線層と保護絶縁膜とを形成している。   Finally, as shown in FIG. 1, barrier metal is formed as an electrode member in each contact hole 23 and collector electrode opening 24, and then tungsten is buried to embed tungsten 25, base electrode 26, collector of bipolar transistor 1a. The electrode 27, the gate electrode 28, the source electrode 29, and the drain electrode 30 of the N-channel MOS transistor 1b and the P-channel MOS transistor are formed, and a multilayer wiring layer and a protective insulating film are formed on the surface.

このように、本実施形態のBiCMOS1では、BiCMOSを構成するNチャネルMOSトランジスタ1bのソース・ドレイン形成領域12,12にN型不純物を注入する工程で、バイポーラトランジスタ1aのコレクタ電極形成領域13にもN型不純物を同時に注入し、その後、ソース・ドレイン形成領域に注入したN型不純物に熱処理を施すことによりソース領域15、ドレイン領域15’を形成すると共に、N型不純物による増速酸化作用を利用して酸化シリコン膜からなるコレクタ電極形成領域13を形成している。   As described above, in the BiCMOS 1 of the present embodiment, the N-type impurity is implanted into the source / drain formation regions 12 and 12 of the N-channel MOS transistor 1b constituting the BiCMOS, and also in the collector electrode formation region 13 of the bipolar transistor 1a. N-type impurities are implanted at the same time, and then heat treatment is performed on the N-type impurities implanted in the source / drain formation regions to form the source region 15 and the drain region 15 ′, and the accelerated oxidation action by the N-type impurities is utilized Thus, a collector electrode forming region 13 made of a silicon oxide film is formed.

したがって、コレクタ電極形成領域13は、製造工程を増加させることなく、層間絶縁膜22と同一素材の酸化シリコン膜で形成することができ、増速酸化効果を有するN型不純物の作用により埋め込みコレクタ領域3に達する深さまで酸化することができる。   Therefore, the collector electrode forming region 13 can be formed of a silicon oxide film made of the same material as the interlayer insulating film 22 without increasing the number of manufacturing steps, and the buried collector region is formed by the action of an N-type impurity having an accelerated oxidation effect. It can be oxidized to a depth up to 3.

これにより、コレクタ電極形成領域13は、層間絶縁膜22のエッチングに伴って埋め込みコレクタ領域3に達する深さまで1度にエッチングされて層間絶縁膜22の表面から埋め込みコレクタ領域3に達する深さまで貫通するコレクタ電極用開口24を形成することができる。   Thus, the collector electrode forming region 13 is etched at once to the depth reaching the buried collector region 3 along with the etching of the interlayer insulating film 22, and penetrates from the surface of the interlayer insulating film 22 to the depth reaching the buried collector region 3. A collector electrode opening 24 can be formed.

また、バイポーラトランジスタ1aのベース層18とエミッタ層20とは、NチャネルMOSトランジスタ1bのソース・ドレイン領域15,15’及びPチャネルMOSトランジスタソース・ドレイン領域を形成した後に形成しているため、ベース層18及びエミッタ層20が、各ソース・ドレイン領域15、15’を形成するための熱処理による影響を受けることを防止できるので、ベース層18とエミッタ層20とを浅接合させることができるので、高速動作が可能なバイポーラトランジスタ1aを搭載したBiCMOS1を製造することができる。   Further, since the base layer 18 and the emitter layer 20 of the bipolar transistor 1a are formed after the source / drain regions 15, 15 ′ and the P-channel MOS transistor source / drain regions of the N-channel MOS transistor 1b are formed, Since the layer 18 and the emitter layer 20 can be prevented from being affected by the heat treatment for forming the source / drain regions 15 and 15 ′, the base layer 18 and the emitter layer 20 can be shallowly joined. BiCMOS 1 equipped with bipolar transistor 1a capable of high-speed operation can be manufactured.

本発明に係るバイポーラトランジスタを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the bipolar transistor which concerns on this invention. 本発明に係るバイポーラトランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the bipolar transistor which concerns on this invention. 本発明に係るバイポーラトランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the bipolar transistor which concerns on this invention. 本発明に係るバイポーラトランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the bipolar transistor which concerns on this invention. 本発明に係るバイポーラトランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the bipolar transistor which concerns on this invention. 本発明に係るバイポーラトランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the bipolar transistor which concerns on this invention. 従来のバイポーラトランジスタの製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the conventional bipolar transistor.

符号の説明Explanation of symbols

1a バイポーラトランジスタ
1b NチャネルMOSトランジスタ
1 BiCMOS
2 P型Si(シリコン)層
3 埋め込みコレクタ領域
4 N型エピタキシャル層
5 半導体基板
6 素子分離絶縁層
7 素子分離領域
8 Pウェル
9 ゲート
10 第1TEOS酸化膜
11 マスク層
12 ソース形成領域
12’ ドレイン形成領域
13 コレクタ電極形成領域
13a 酸化用開口
14 SiN
15 ソース領域
15’ ドレイン領域
16 SiGe混晶層
17 ベース引き出し部
18 ベース層
19 第2TEOS酸化膜
20 エミッタ層
20a エミッタ用開口
21 エミッタの不純物を含有させたアモルファスシリコン層
22 層間絶縁膜
23 コンタクトホール
24 コレクタ電極用開口
25 エミッタ電極
26 ベース電極
27 コレクタ電極
28 ゲート電極
29 ソース電極
30 ドレイン電極
1a Bipolar transistor 1b N-channel MOS transistor 1 BiCMOS
2 P-type Si (silicon) layer 3 Embedded collector region 4 N-type epitaxial layer 5 Semiconductor substrate 6 Element isolation insulating layer 7 Element isolation region 8 P well 9 Gate 10 First TEOS oxide film 11 Mask layer 12 Source formation region 12 ′ Drain formation Region 13 Collector electrode forming region 13a Oxidation opening 14 Si 3 N 4 layer 15 Source region 15 ′ Drain region 16 SiGe mixed crystal layer 17 Base lead portion 18 Base layer 19 Second TEOS oxide film 20 Emitter layer 20a Emitter opening 21 Emitter opening Impurity-containing amorphous silicon layer 22 Interlayer insulating film 23 Contact hole 24 Collector electrode opening 25 Emitter electrode 26 Base electrode 27 Collector electrode 28 Gate electrode 29 Source electrode 30 Drain electrode

Claims (3)

半導体基板の内部に埋め込みコレクタ領域を形成すると共に、前記半導体基板に前記埋め込みコレクタ領域に達する深さまでコレクタ電極形成領域を形成し、この上部に前記コレクタ電極形成領域と同一材質の層間絶縁膜を形成し、その後、これらの層間絶縁膜とコレクタ電極形成領域とにコレクタ電極用開口をエッチングにより形成し、このコレクタ電極用開口にコレクタ電極を形成することを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。 A buried collector region is formed inside the semiconductor substrate, a collector electrode forming region is formed in the semiconductor substrate to a depth reaching the buried collector region, and an interlayer insulating film made of the same material as the collector electrode forming region is formed thereon Then, a collector electrode opening is formed by etching in the interlayer insulating film and the collector electrode formation region, and a collector electrode is formed in the collector electrode opening. 前記コレクタ電極形成領域は、前記半導体基板の所定位置に増速酸化効果を有する不純物を注入し、その後、酸化させることによって形成することを特徴とする請求項1に記載のバイポーラトランジスタの製造方法。 2. The method of manufacturing a bipolar transistor according to claim 1, wherein the collector electrode forming region is formed by implanting an impurity having a speed-up oxidation effect at a predetermined position of the semiconductor substrate and then oxidizing the impurity. 半導体基板の内部に設けた埋め込みコレクタ領域と、前記半導体基板に前記埋め込みコレクタ領域に達する深さまで形成したコレクタ電極形成領域と、前記コレクタ電極形成領域と同一材質からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜と前記コレクタ電極形成領域とをエッチングにより貫通させたコレクタ電極用開口と、前記コレクタ電極用開口に設けたコレクタ電極とを有することを特徴とするバイポーラトランジスタ。 A buried collector region provided in a semiconductor substrate; a collector electrode forming region formed in the semiconductor substrate to a depth reaching the buried collector region; an interlayer insulating film made of the same material as the collector electrode forming region; and the interlayer insulation A bipolar transistor comprising: a collector electrode opening through which a film and the collector electrode formation region are etched, and a collector electrode provided in the collector electrode opening.
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