JP2006165405A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は容量素子とバイポーラトランジスタとを有する半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a capacitive element and a bipolar transistor and a method for manufacturing the semiconductor device.
近年、半導体の微細化が進み、LSIに搭載される容量素子には低寄生抵抗化、低寄生容量化が求められている。
このような要求を満足する手段として、図30の従来の容量素子の構造概略図に示すような、多結晶シリコン膜上に誘電膜を形成し、誘電膜上にさらに多結晶シリコン膜を配置する構造の容量素子を形成する提案が数多く見られる(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, the miniaturization of semiconductors has progressed, and low parasitic resistance and low parasitic capacitance have been demanded for capacitive elements mounted on LSIs.
As means for satisfying such a requirement, a dielectric film is formed on the polycrystalline silicon film and a polycrystalline silicon film is further disposed on the dielectric film as shown in the schematic structural diagram of the conventional capacitive element in FIG. There are many proposals for forming a capacitive element having a structure (see, for example, Patent Document 1).
また、移動体通信機器の高性能化や小型化が進展する中、高周波分野のLSIでは高速動作可能なバイポーラトランジスタと集積可能な容量素子が必要とされている。
しかしながら、上記従来の容量素子において、下部電極は、第1の多結晶シリコン膜4で形成されており、上部電極は第2の多結晶シリコン膜6を平坦に形成している。このため、第1の多結晶シリコン膜4と第2の多結晶シリコン膜6自体の抵抗が寄生抵抗として発生する。また、第2の電極膜9は半導体基板1に低抵抗化するためのシリサイド層を形成することなく直接P型拡散層にコンタクトを取る構造であるからコンタクト抵抗が加わり、さらに半導体基板1の寄生抵抗や寄生容量が加わるといった問題点があった。 However, in the above-described conventional capacitive element, the lower electrode is formed of the first polycrystalline silicon film 4 and the upper electrode is formed with the second polycrystalline silicon film 6 flat. Therefore, the resistance of the first polycrystalline silicon film 4 and the second polycrystalline silicon film 6 itself is generated as a parasitic resistance. Further, since the second electrode film 9 has a structure in which a contact is made directly to the P-type diffusion layer without forming a silicide layer for reducing the resistance in the semiconductor substrate 1, contact resistance is added, and further, the parasitic resistance of the semiconductor substrate 1 is increased. There was a problem that resistance and parasitic capacitance were added.
本発明は上記の問題点を解決するもので、バイポーラトランジスタを必要とするプロセスに容易に適合することができる半導体装置の製造方法を用いながら、電極となる半導体膜自体に発生する寄生抵抗の影響を低減し、かつ半導体基板とコンタクト部を形成しない、つまり寄生容量を抑えた半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and the influence of parasitic resistance generated in the semiconductor film itself serving as an electrode while using a method of manufacturing a semiconductor device that can be easily adapted to a process that requires a bipolar transistor. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which a contact portion is not formed with a semiconductor substrate, that is, parasitic capacitance is suppressed.
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1記載の半導体装置は、容量素子とバイポーラトランジスタが並存する半導体装置であって、前記容量素子が、半導体基板の素子形成領域の周囲に形成された分離絶縁体層と、前記半導体基板上に形成された半導体層と、前記半導体層の中央上に開口窓を残して前記半導体層と前記絶縁体層の上に跨って形成された容量素子の引き出し電極と、前記開口窓の周囲に沿って前記容量素子の引き出し電極上に形成された絶縁膜と、前記開口窓の底部と側壁に形成された容量膜と、前記容量膜を介して前記開口窓の側壁に形成されたサイドウォールと、前記サイドウォール,前記容量膜および前記絶縁膜上に形成された半導体膜と、前記容量素子の引き出し電極の表面に形成されたシリサイド層とを有し、前記シリサイド層と前記容量膜が近接されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claim 1 of the present invention is a semiconductor device in which a capacitive element and a bipolar transistor coexist, and the capacitive element is formed around an element formation region of a semiconductor substrate. A separated insulating layer, a semiconductor layer formed on the semiconductor substrate, and a capacitive element formed over the semiconductor layer and the insulator layer leaving an opening window on the center of the semiconductor layer A lead electrode, an insulating film formed on the lead electrode of the capacitive element along the periphery of the opening window, a capacitive film formed on the bottom and side walls of the open window, and the capacitive film through the capacitive film A sidewall formed on a sidewall of the opening window; a semiconductor film formed on the sidewall, the capacitor film, and the insulating film; and a silicide layer formed on a surface of the extraction electrode of the capacitor element. , Wherein the capacitive film and the silicide layer is closer.
請求項2記載の半導体装置は、請求項1に記載の半導体装置において、前記開口窓の幅は前記サイドウォールの膜厚の2倍よりも大きいことを特徴とする。
請求項3記載の半導体装置は、容量素子とバイポーラトランジスタが並存する半導体装置であって、前記容量素子が、半導体基板の素子形成領域の周囲に形成された分離絶縁体層と、前記半導体基板上に形成された半導体層と、前記半導体層の中央上に開口窓を残して前記半導体層と前記絶縁体層の上に跨って形成された容量素子の引き出し電極と、前記開口窓の周囲に沿って前記容量素子の引き出し電極上に形成された絶縁膜と、前記開口窓の底部と側壁に形成された容量膜と、前記容量膜を介して前記開口窓の側壁に形成されたサイドウォールと、前記サイドウォールおよび前記絶縁膜上に形成された半導体膜と、前記容量素子の引き出し電極の表面に形成されたシリサイド層とを有し、前記シリサイド層と前記容量膜が近接されることを特徴とする。
A semiconductor device according to a second aspect is the semiconductor device according to the first aspect, wherein the width of the opening window is larger than twice the film thickness of the sidewall.
The semiconductor device according to claim 3 is a semiconductor device in which a capacitive element and a bipolar transistor coexist, wherein the capacitive element is formed on an isolation insulator layer formed around an element formation region of the semiconductor substrate, and on the semiconductor substrate. A semiconductor layer formed on the semiconductor layer, a lead electrode of a capacitive element formed over the semiconductor layer and the insulator layer, leaving an opening window on a center of the semiconductor layer, and along a periphery of the opening window An insulating film formed on the extraction electrode of the capacitive element, a capacitive film formed on the bottom and side walls of the opening window, and a sidewall formed on the side wall of the opening window through the capacitive film, A semiconductor film formed on the sidewalls and the insulating film; and a silicide layer formed on a surface of the extraction electrode of the capacitive element, wherein the silicide layer and the capacitive film are close to each other. And it features.
請求項4記載の半導体装置は、請求項3に記載の半導体装置において、前記開口窓の幅は前記サイドウォールの膜厚の2倍よりも小さいことを特徴とする。
請求項5記載の半導体装置の製造方法は、容量素子とバイポーラトランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、コレクタ領域及び容量素子領域となる半導体基板の周囲に分離絶縁体層を形成する工程と、前記半導体基板上にベース領域及び下部電極になる半導体層を形成する工程と、前記半導体層上に第1の容量膜を形成する工程と、前記第1の容量膜,前記半導体層および前記分離絶縁体層の上に跨って外部ベースと容量素子の引き出し電極を形成する工程と、前記容量素子の引き出し電極上に絶縁膜を形成する工程と、前記半導体層の中央上の前記絶縁膜と前記容量素子の引き出し電極をエッチングしてエミッタ領域と容量領域になる開口窓を形成する工程と、前記開口窓内に第2の容量膜を形成する工程と、前記第2の容量膜を介して前記開口窓の側壁にサイドウォールを形成する工程と、前記エミッタ領域の前記第1の容量膜と前記第2の容量膜をエッチングする工程と、前記エミッタ領域の前記半導体層と前記容量領域の前記第1の容量膜の上を覆い、前記絶縁膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体層にエミッタ層を形成する工程と、前記容量素子の引き出し電極と前記半導体膜の表面にシリサイド層を形成する工程とを有し、前記第1の容量膜と前記第2の容量膜のエッチング工程において、レジストマスクを用いて選択的にエッチングすることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the third aspect, the width of the opening window is smaller than twice the film thickness of the sidewall.
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device has a capacitor element and a bipolar transistor, and a step of forming an isolation insulator layer around a semiconductor substrate to be a collector region and a capacitor element region. A step of forming a semiconductor layer to be a base region and a lower electrode on the semiconductor substrate, a step of forming a first capacitance film on the semiconductor layer, the first capacitance film, the semiconductor layer, and the A step of forming an external base and a lead electrode of the capacitive element across the isolation insulator layer; a step of forming an insulating film on the lead electrode of the capacitive element; and the insulating film on the center of the semiconductor layer; Etching an extraction electrode of the capacitive element to form an opening window that becomes an emitter region and a capacitive region; forming a second capacitive film in the opening window; and Forming a sidewall on the side wall of the opening window via the step, etching the first capacitor film and the second capacitor film in the emitter region, the semiconductor layer in the emitter region, and the capacitor Covering the first capacitor film in the region and forming a semiconductor film on the insulating film; forming an emitter layer on the semiconductor layer; a lead electrode of the capacitor element; and a surface of the semiconductor film Forming a silicide layer, and in the etching step of the first capacitor film and the second capacitor film, selective etching is performed using a resist mask.
請求項6記載の半導体装置の製造方法は、請求項5に記載の半導体装置の製造方法において、前記容量領域の開口窓は前記エミッタ領域の開口窓に比べて幅が大きいことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, wherein the opening window of the capacitor region is wider than the opening window of the emitter region.
請求項7記載の半導体装置の製造方法は、容量素子とバイポーラトランジスタとを有する半導体装置の製造方法であって、コレクタ領域及び容量素子領域となる半導体基板の周囲に分離絶縁体層を形成する工程と、前記半導体基板上にベース領域及び下部電極になる半導体層を形成する工程と、前記半導体層上に第1の容量膜を形成する工程と、前記第1の容量膜,前記半導体層および前記分離絶縁体層の上に跨って外部ベースと容量素子の引き出し電極を形成する工程と、前記容量素子の引き出し電極上に絶縁膜を形成する工程と、前記半導体層の中央上の前記絶縁膜と前記容量素子の引き出し電極をエッチングしてエミッタ領域と容量領域になる開口窓を形成する工程と、前記開口窓内に第2の容量膜を形成する工程と、前記第2の容量膜を介して前記開口窓の側壁にサイドウォールを形成する工程と、前記エミッタ領域の前記第1の容量膜と前記第2の容量膜をエッチングする工程と、前記エミッタ領域の前記半導体層と前記容量領域の前記第1の容量膜と前記第2の容量膜の上を覆い、前記絶縁膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体層にエミッタ層を形成する工程と、前記容量素子の引き出し電極と前記半導体膜の表面にシリサイド層を形成する工程とを有し、前記第1の容量膜と第2の容量膜のエッチング工程において、前記容量領域の開口窓内は前記サイドウォールで埋め込まれていることを特徴とする。 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device includes a capacitor element and a bipolar transistor, and a step of forming an isolation insulator layer around a semiconductor substrate to be a collector region and a capacitor element region. A step of forming a semiconductor layer to be a base region and a lower electrode on the semiconductor substrate, a step of forming a first capacitance film on the semiconductor layer, the first capacitance film, the semiconductor layer, and the A step of forming an external base and a lead electrode of the capacitive element across the isolation insulator layer; a step of forming an insulating film on the lead electrode of the capacitive element; and the insulating film on the center of the semiconductor layer; Etching an extraction electrode of the capacitive element to form an opening window that becomes an emitter region and a capacitive region; forming a second capacitive film in the opening window; and Forming a sidewall on the side wall of the opening window via the step, etching the first capacitor film and the second capacitor film in the emitter region, the semiconductor layer in the emitter region, and the capacitor Forming a semiconductor film on the insulating film, covering the first capacitor film and the second capacitor film in a region, forming an emitter layer on the semiconductor layer, and drawing out the capacitor element A step of forming a silicide layer on the surface of the electrode and the semiconductor film. In the etching process of the first capacitor film and the second capacitor film, the opening window of the capacitor region is filled with the sidewall. It is characterized by.
請求項8記載の半導体装置の製造方法は、請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、前記容量領域の開口窓は前記エミッタ領域の開口窓に比べて幅が小さいことを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the opening window of the capacitor region is smaller than the opening window of the emitter region.
請求項9記載の半導体装置の製造方法は、請求項5または請求項6または請求項7または請求項8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記容量素子の引き出し電極,前記サイドウォールと前記半導体膜は多結晶シリコン膜であることを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, claim 6, claim 7, or claim 8, wherein the lead electrode of the capacitor element, the side wall The semiconductor film is a polycrystalline silicon film.
請求項10記載の半導体装置の製造方法は、請求項5または請求項6または請求項7または請求項8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体層はシリコンとゲルマニウムの合金または炭素を含むシリコンとゲルマニウムの合金の混半導体層であることを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, claim 6, claim 7, or claim 8, wherein the semiconductor layer is an alloy of silicon and germanium or It is a mixed semiconductor layer of an alloy of silicon and germanium containing carbon.
以上により、バイポーラトランジスタを必要とするプロセスに容易に適合することができる半導体装置の製造方法を用いながら、電極となる半導体膜自体に発生する寄生抵抗の影響を低減し、かつ半導体基板とコンタクト部を形成しない、つまり寄生容量を抑えた半導体装置を提供することができる。 As described above, while using a method for manufacturing a semiconductor device that can be easily adapted to a process that requires a bipolar transistor, the influence of parasitic resistance generated in the semiconductor film itself that serves as an electrode is reduced, and the semiconductor substrate and the contact portion are reduced. Thus, a semiconductor device in which parasitic capacitance is suppressed can be provided.
本発明の半導体装置によれば、下部引き出し電極としての半導体膜を開口し、開口窓の底部と側壁に容量膜を形成し、容量膜とシリサイド層からなるコンタクト部を近接させる構造とすることで、下部引き出し電極になる半導体膜自体の寄生抵抗の影響を低減することができ、かつ、半導体基板とコンタクト部を形成しないので、半導体基板に対する寄生容量を抑えた容量素子を得ることができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the semiconductor film as the lower extraction electrode is opened, the capacitive film is formed on the bottom and the side wall of the opening window, and the contact portion composed of the capacitive film and the silicide layer is brought into proximity. In addition, the influence of the parasitic resistance of the semiconductor film itself serving as the lower lead electrode can be reduced, and since the contact portion is not formed with the semiconductor substrate, a capacitive element with reduced parasitic capacitance with respect to the semiconductor substrate can be obtained.
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、容量形成領域を保護するマスク工程を追加することにより、任意の開口幅の容量素子を形成することが可能となり、バイポーラトランジスタを必要とするプロセスに容易に適合することができる半導体装置の製造方法を用いながら、電極となる半導体膜自体に発生する寄生抵抗の影響を低減し、かつ半導体基板とコンタクト部を形成しない、つまり寄生容量を抑えた半導体装置を提供することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to form a capacitor element having an arbitrary opening width by adding a mask process for protecting the capacitor formation region, and a process that requires a bipolar transistor. While using a method of manufacturing a semiconductor device that can be easily adapted to the above, the influence of the parasitic resistance generated in the semiconductor film itself as an electrode is reduced, and the contact portion is not formed with the semiconductor substrate, that is, the parasitic capacitance is suppressed. A semiconductor device can be provided.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。図1〜図15は、実施の形態1における半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。なお、レジスト膜の除去工程については説明を省略している箇所もある。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 15 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment. Note that the description of the resist film removal process is omitted in some places.
まず、図1の実施の形態1における半導体装置の深いトレンチ形成工程を示す工程断面図に示すように、比抵抗が例えば10〜15Ω・cmの(100)面を主面とするシリコン単結晶からなるP型半導体基板100にレジスト膜(図示せず)を形成し、これを用いてP型半導体基板100にN型埋め込み層101を(As+)を加速エネルギー30keVでドーズ量1E15個/cm2〜3E15個/cm2注入し形成する。熱処理を行った後、全面にN型エピタキシャル層102を抵抗率1.0Ωcmで0.5μm程度の厚さで形成する。次に、N型埋め込み層101の側方にこれより深いトレンチ103を、3μm程度の深さで形成し、熱酸化を行って深いトレンチ103の表面を酸化する。さらに、例えば多結晶シリコンを堆積後、エッチバックを行って深いトレンチ103を多結晶シリコンで充填する。 First, as shown in the process cross-sectional view showing the deep trench formation process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 1, a silicon single crystal mainly having a (100) plane with a specific resistance of 10 to 15 Ω · cm is used. A resist film (not shown) is formed on the P-type semiconductor substrate 100, and an N-type buried layer 101 (As +) is formed on the P-type semiconductor substrate 100 with an acceleration energy of 30 keV and a dose of 1E15 / cm 2 . 3E15 / cm 2 is implanted and formed. After the heat treatment, an N-type epitaxial layer 102 is formed on the entire surface with a resistivity of 1.0 Ωcm and a thickness of about 0.5 μm. Next, a trench 103 deeper than this is formed on the side of the N-type buried layer 101 at a depth of about 3 μm, and thermal oxidation is performed to oxidize the surface of the deep trench 103. Further, for example, after depositing polycrystalline silicon, etch back is performed to fill the deep trench 103 with polycrystalline silicon.
次に、図2の実施の形態1における半導体装置の浅いトレンチ形成工程を示す工程断面図に示すように、レジスト膜104を形成し、このレジスト膜104を用いて浅いトレンチ105を、約0.4μmの深さで形成する。次に、図3の実施の形態1における半導体装置のコレクタ引き出し部製造工程を示す工程断面図に示すように、全面に第1のシリコン酸化膜106を堆積後、化学的機械研磨法(CMP)などにより平坦化を行い、すべての浅いトレンチ105を第1のシリコン酸化膜106で充填する。その後、コレクタ金属電極のコンタクト部分にレジスト膜(図示せず)をマスクとしてN型不純物を、例えばリンイオン(P+)を加速エネルギー60keV、ドーズ量1E15個/cm2〜3E15個/cm2注入してN型のコレクタ引き出し部107を形成する。 Next, as shown in the process cross-sectional view showing the shallow trench forming process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 2, a resist film 104 is formed, and the shallow trench 105 is formed by using the resist film 104 to form about 0.0. It is formed with a depth of 4 μm. Next, as shown in the process cross-sectional view showing the collector lead portion manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment in FIG. 3, a first silicon oxide film 106 is deposited on the entire surface, and then a chemical mechanical polishing method (CMP). The planarization is performed by, for example, filling all the shallow trenches 105 with the first silicon oxide film 106. Thereafter, an N-type impurity, for example, phosphorus ions (P +), for example, phosphorous ions (P +) with an acceleration energy of 60 keV and a dose of 1E15 / cm 2 to 3E15 / cm 2 are implanted into the contact portion of the collector metal electrode using a resist film (not shown) as a mask. An N-type collector lead portion 107 is formed.
次に、図4の実施の形態1における半導体装置のベース領域形成工程を示す工程断面図に示すように、全面に第2のシリコン酸化膜108を40〜50nmの厚さで形成後、第1の多結晶シリコン膜109を90〜100nmの厚さで堆積する。その後、レジスト膜110を形成し、これを用いてシリコン酸化膜108と第1の多結晶シリコン膜109のエッチングを行い、容量素子とバイポーラトランジスタのベース形成領域を定義する。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the base region forming process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 4, a second
次に、図5の実施の形態1における半導体装置のP型シリコン膜形成工程を示す工程断面図に示すように、レジスト膜110を除去した後、選択エピタキシャル成長により半導体層としてP型のエピタキシャル層111を80〜100nmの厚さ・ホウ素濃度1E21atoms/cm3〜1E22atoms/cm3の濃度で形成する。この時、第1の多結晶シリコン膜109上にもP型のシリコン膜112が形成される。このように、P型のエピタキシャル層111を選択エピタキシャル成長する場合、P型のエピタキシャル層111の成長膜厚が厚くなると、選択性が破れシリコン酸化膜上にもP型のシリコン膜112が多結晶成長してパーティクルの原因となる可能性がある。そこで、第1の多結晶シリコン膜109をP型のシリコン膜112のシード層として形成しておくことが望ましい。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the P-type silicon film forming process of the semiconductor device in the first embodiment in FIG. 5, after removing the resist film 110, the P-type
次に、図6の実施の形態1における半導体装置の第3のシリコン酸化膜形成工程を示す工程断面図に示すように、全面に第3のシリコン酸化膜113を約15nmの厚さで形成する。次に、さらにその上にレジスト膜114を形成し、これを用いてエッチングを行いP型のエピタキシャル層111の中央部のみに第3のシリコン酸化膜113を残す。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the third silicon oxide film forming process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 6, a third
次に、図7の実施の形態1における半導体装置の第4のシリコン酸化膜形成工程を示す工程断面図に示すように、全面にP型の多結晶シリコン膜115を約200nmの厚さで堆積する。この後、P型の多結晶シリコン膜115上に絶縁膜となる第4のシリコン酸化膜116を約100nmの厚さで形成する。次に、図8の実施の形態1における半導体装置の開口窓形成工程を示す工程断面図に示すように、レジスト膜117を形成し、これを用いてP型の多結晶シリコン膜115及び第4のシリコン酸化膜116のエッチングを行い、開口窓118を形成する。これによって、第3のシリコン酸化膜113の中央部が露出し、P型のエピタキシャル層111および第1のシリコン酸化膜106上に跨ってP型の多結晶シリコン膜115が残る構成となる。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the fourth silicon oxide film forming process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 7, a P-type
次に、図9の実施の形態1における半導体装置のサイドウォール形成工程を示す工程断面図に示すように、レジスト膜117を除去した後、第5のシリコン酸化膜119を約15nmの厚さで全面に堆積する。これにより、第4のシリコン酸化膜116上及び開口部118の側壁と開口部118の底部に第5のシリコン酸化膜119が形成される(なお、図面では開口部118の側壁に形成された第5のシリコン酸化膜119だけを図示している)。その後、例えばN型の多結晶シリコン膜を開口窓118に約100nmの厚さで形成し、エッチバックを行ってサイドウォール120を形成する。ここで、開口窓118の幅は予めサイドウォールを形成するN型の多結晶シリコン膜の膜厚の2倍よりも大きく形成している。また、容量形成領域の開口窓118は大きな容量値を得るために、バイポーラトランジスタ形成領域の開口窓118よりも大きく形成することが望ましい。その後、図10の実施の形態1における半導体装置の電極領域形成工程を示す工程断面図に示すようにレジスト膜121を形成し、ウェットエッチを行ってバイポーラトランジスタ形成領域のサイドウォール120に囲まれた部分の第5のシリコン酸化膜119及び第3のシリコン酸化膜113をエッチングする。これにより、P型のエピタキシャル層111の中央部が露出する。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the sidewall formation process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 9, after removing the resist film 117, the fifth
次に、図11の実施の形態1における半導体装置のN型電極加工工程を示す工程断面図に示すように、半導体膜であるN型の多結晶シリコン膜122を、リン濃度3E20atoms/cm3〜7E20atoms/cm3の濃度で形成し、急速熱処理法で例えば900℃・10秒間により熱処理を行う。これにより、バイポーラトランジスタ形成領域では、N型の多結晶シリコン膜122中のN型不純物がP型のエピタキシャル層111に拡散し、エミッタ層123が形成される。次に、レジスト膜124形成し、レジスト膜124をマスクとして、N型の電極領域外に形成されているN型の多結晶シリコン膜122と第5のシリコン酸化膜119と第4のシリコン酸化膜116を選択的にエッチングして、N型の電極を加工する。その後、レジスト膜124を除去する。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the N-type electrode processing step of the semiconductor device in the first embodiment in FIG. 11, the N-type polycrystalline silicon film 122 which is a semiconductor film is made to have a phosphorus concentration of 3E20 atoms / cm 3 . It is formed at a concentration of 7E20 atoms / cm 3 , and heat treatment is performed, for example, at 900 ° C. for 10 seconds by a rapid heat treatment method. Thereby, in the bipolar transistor formation region, the N-type impurity in the N-type polycrystalline silicon film 122 is diffused into the P-
次に、図12の実施の形態1における半導体装置のコレクタ領域形成工程を示す工程断面図に示すようにレジスト膜125を形成し、P型の多結晶シリコン膜115とP型のシリコン膜112と第1の多結晶シリコン膜109との3層を同時にドライエッチングにより加工する。次に、ウェットエッチにより、第2のシリコン酸化膜108を除去する。
Next, a resist film 125 is formed as shown in the process cross-sectional view showing the collector region forming process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 12, and a P-type
次に、図13の実施の形態1における半導体装置のスパッタ工程を示す工程断面図に示すように、例えばチタンをスパッタし、熱処理によりシリサイド層126を形成する。次に、図14の実施の形態1における半導体装置のコンタクト窓形成工程を示す工程断面図に示すように、層間絶縁膜として第6のシリコン酸化膜127を形成し、化学的機械研磨法(CMP)などを用いて、第6のシリコン酸化膜127の表面を平坦化する。さらに、レジスト膜(図示せず)をマスクとして、第6のシリコン酸化膜127の一部をエッチングし、コンタクト窓を形成する。最後に、図15の実施の形態1における半導体装置の配線形成工程を示す工程断面図に示すように、例えば金属配線として、スパッタリング法などによりチタンナイトライド密着層128を形成し、次にAl膜を堆積し、その後、レジスト膜(図示せず)をマスクとしてAl膜をエッチングして、Al配線129を形成すれば本発明の半導体装置が完成する。 Next, as shown in the process cross-sectional view showing the sputtering process of the semiconductor device in the first embodiment in FIG. 13, for example, titanium is sputtered and the silicide layer 126 is formed by heat treatment. Next, as shown in the process cross-sectional view showing the contact window forming process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 14, a sixth silicon oxide film 127 is formed as an interlayer insulating film, and chemical mechanical polishing (CMP) is performed. Etc.) is used to planarize the surface of the sixth silicon oxide film 127. Further, using the resist film (not shown) as a mask, a part of the sixth silicon oxide film 127 is etched to form a contact window. Finally, as shown in the process cross-sectional view showing the wiring forming process of the semiconductor device in the first embodiment of FIG. 15, for example, a titanium nitride adhesion layer 128 is formed by sputtering or the like as a metal wiring, and then the Al film Then, the Al film is etched using a resist film (not shown) as a mask to form an Al wiring 129, whereby the semiconductor device of the present invention is completed.
図15おける”capacitance”に示したような容量素子は、例えば開口窓118(図8参照)の底部面積1000μm角の場合、シリコン酸化膜の比誘電率を3.9とすれば約1150pFの容量が形成可能となる。誘電膜にはシリコン酸化膜を用いたが、これは例えばシリコン窒化膜といったシリコン酸化膜より比誘電率の高い誘電膜を使用しても良い。 The capacitance element shown in “capacitance” in FIG. 15 has a capacitance of about 1150 pF when the relative dielectric constant of the silicon oxide film is 3.9, for example, when the bottom area of the opening window 118 (see FIG. 8) is 1000 μm square. Can be formed. Although a silicon oxide film is used as the dielectric film, a dielectric film having a higher relative dielectric constant than a silicon oxide film such as a silicon nitride film may be used.
以上のように、本実施の形態によれば、図15に示したように、従来例とは異なり容量形成用マスクの工程追加とサリサイド化技術を採用し、加えて引き出し電極であるP型の多結晶シリコン膜115下に近接して、素子分離としての第1のシリコン酸化膜106を形成している。これらによって、容量引き出し電極であるP型の多結晶シリコン膜115上の大部分は低抵抗化されたシリサイド層126であり、かつ容量膜(第3のシリコン酸化膜113と第5のシリコン酸化膜119)に近接して位置している。このため引き出し電極の寄生抵抗を低減することが可能である。と同時に、容量引き出し電極であるP型の多結晶シリコン膜115は、素子分離としての第1のシリコン酸化膜106上に形成されていることからシリコン基板間の寄生容量を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 15, unlike the conventional example, a process for adding a capacitor forming mask and a salicide technology are adopted, and in addition, a P-type that is a lead electrode is used. In the vicinity of the
また、実施の形態1で示したように、容量形成領域を保護するマスク工程を追加することにより、任意の開口幅の容量素子を形成することが可能となり、バイポーラトランジスタの形成フローに1マスクを追加するだけで容易に、バイポーラトランジスタを必要とするプロセスに容易に適合することができる半導体装置の製造方法を用いながら、電極となる半導体膜自体に発生する寄生抵抗の影響を低減し、かつ半導体基板とコンタクト部を形成しない、つまり寄生容量を抑えた半導体装置を提供することができる。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について、図面を参照しながら説明する。図16〜図29は、実施の形態2における半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。なお、レジスト膜の除去工程については説明を省略している。
Further, as shown in the first embodiment, by adding a mask process for protecting the capacitor formation region, a capacitor element having an arbitrary opening width can be formed, and one mask is added to the bipolar transistor formation flow. The semiconductor device can be easily adapted to a process that requires a bipolar transistor simply by adding a semiconductor device, while reducing the influence of parasitic resistance generated in the semiconductor film itself as an electrode and using a semiconductor. It is possible to provide a semiconductor device in which a contact portion is not formed with the substrate, that is, parasitic capacitance is suppressed.
(Embodiment 2)
Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to the drawings. 16 to 29 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment. Note that a description of the resist film removal step is omitted.
まず、図16の実施の形態2における半導体装置の深いトレンチ形成工程を示す工程断面図に示すように、比抵抗が例えば10〜15Ω・cmの(100)面を主面とするシリコン単結晶からなるP型半導体基板200にレジスト膜(図示せず)を形成し、これを用いてP型半導体基板200にN型埋め込み層201を(As+)を加速エネルギー30keVでドーズ量1E15個/cm2〜3E15個/cm2注入し形成する。熱処理を行った後、全面にN型エピタキシャル層202を抵抗率1.0Ωcmで0.5μm程度の厚さで形成する。次に、N型埋め込み層201の側方にこれより深いトレンチ203を約3μmの深さで形成し、その後、熱酸化を行って深いトレンチ203の表面を酸化する。さらに、例えば多結晶シリコンを堆積後、エッチバックを行って深いトレンチ203を多結晶シリコンで充填する。 First, as shown in the process cross-sectional view showing the deep trench formation process of the semiconductor device in the second embodiment of FIG. 16, the silicon nitride is formed from a silicon single crystal whose principal surface is a (100) plane having a specific resistance of 10 to 15 Ω · cm, for example. A resist film (not shown) is formed on the P-type semiconductor substrate 200, and an N-type buried layer 201 (As +) is formed on the P-type semiconductor substrate 200 with an acceleration energy of 30 keV and a dose of 1E15 / cm 2 . 3E15 / cm 2 is implanted and formed. After the heat treatment, an N-type epitaxial layer 202 is formed on the entire surface with a resistivity of 1.0 Ωcm and a thickness of about 0.5 μm. Next, a trench 203 deeper than this is formed on the side of the N-type buried layer 201 at a depth of about 3 μm, and then the surface of the deep trench 203 is oxidized by thermal oxidation. Further, for example, after depositing polycrystalline silicon, etch back is performed to fill the deep trench 203 with polycrystalline silicon.
次に、図17の実施の形態2における半導体装置の浅いトレンチ形成工程を示す工程断面図に示すように、レジスト膜204を形成し、これを用いて浅いトレンチ205を、約0.4μmの深さで形成する。次に、図18の実施の形態2における半導体装置のコレクタ引き出し部製造工程を示す工程断面図に示すように、全面に第1のシリコン酸化膜206を堆積後、化学的機械研磨法(CMP)などにより平坦化を行い、すべての浅いトレンチ205を第1のシリコン酸化膜206で充填する。その後、コレクタ金属電極のコンタクト部分にレジスト膜(図示せず)をマスクとしてN型不純物を例えばリンイオン(P+)を加速エネルギー60keVドーズ量1E15個/cm2〜3E15個/cm2注入してN型のコレクタ引き出し部207を形成する。 Next, as shown in the process cross-sectional view showing the shallow trench forming process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 17, a resist film 204 is formed, and the shallow trench 205 is formed to a depth of about 0.4 μm using this. It will be formed. Next, as shown in the process cross-sectional view showing the collector lead portion manufacturing process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 18, a first silicon oxide film 206 is deposited on the entire surface, and then chemical mechanical polishing (CMP). Etc., and all shallow trenches 205 are filled with the first silicon oxide film 206. Thereafter, the resist film in the contact portions of the collector metal electrode (not shown) of the N-type impurity such as a mask, phosphorus ions (P +) of an acceleration energy of 60keV dose of 1E15 atoms / cm 2 ~3E15 pieces / cm 2 injected into the N-type The collector lead-out portion 207 is formed.
次に、図19の実施の形態2における半導体装置のベース領域形成工程を示す工程断面図に示すように、全面に第2のシリコン酸化膜208を40〜50nmの厚さで形成後、第1の多結晶シリコン膜209を90〜100nmの厚さで堆積する。その後、レジスト膜210を形成し、これを用いてシリコン酸化膜208と第1の多結晶シリコン膜209のエッチングを行い、容量素子とバイポーラトランジスタのベース形成領域を定義する。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the base region forming step of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 19, the second
次に、図20の実施の形態2における半導体装置のP型シリコン膜形成工程を示す工程断面図に示すように、選択エピタキシャル成長により半導体層としてP型のエピタキシャル層211を80〜100nmの厚さ・ホウ素濃度1E21atoms/cm3〜1E22atoms/cm3の濃度で形成する。この時、第1の多結晶シリコン膜209上にもP型のシリコン膜212が形成される。このように、P型のエピタキシャル層211を選択エピタキシャル成長する場合、P型のエピタキシャル層211の成長膜厚が厚くなると、選択性が破れシリコン酸化膜上にもP型のシリコン膜212が多結晶成長してパーティクルの原因となる可能性がある。そこで、第1の多結晶シリコン膜209をP型のシリコン膜212のシード層として形成しておくことが望ましい。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the P-type silicon film forming step of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 20, the P-
次に、図21の実施の形態2における半導体装置の第3のシリコン酸化膜形成工程を示す工程断面図に示すように、第3のシリコン酸化膜213を約15nmの厚さで形成する。次に、レジスト膜214を形成し、これを用いエッチングを行い、P型のエピタキシャル層211の中央部のみに第3のシリコン酸化膜213を残す。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the third silicon oxide film forming process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 21, a third
次に、図22の実施の形態2における半導体装置の第4のシリコン酸化膜形成工程を示す工程断面図に示すように、全面にP型の多結晶シリコン膜215を約200nmの厚さで堆積する。この後、P型の多結晶シリコン膜215上に絶縁膜となる第4のシリコン酸化膜216を約100nmの厚さで形成する。次に、図23の実施の形態2における半導体装置の開口窓形成工程を示す工程断面図に示すように、レジスト膜217を形成し、これを用いてP型の多結晶シリコン膜215及び第4のシリコン酸化膜216エッチングを行い、開口窓218を形成する。これによって、第3のシリコン酸化膜213の中央部が露出し、P型のエピタキシャル層211および第1のシリコン酸化膜206上に跨ってP型の多結晶シリコン膜215が残る構成となる。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the fourth silicon oxide film forming process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 22, a P-type
次に、図24の実施の形態2における半導体装置のサイドウォール形成工程を示す工程断面図に示すように、第5のシリコン酸化膜219を約15nmの厚さで全面に堆積する。これにより、第4のシリコン酸化膜216上及び開口部218の側壁と開口部218の底部に第5のシリコン酸化膜219が形成される(なお、図面では開口部218の側壁に形成された第5のシリコン酸化膜219だけを図示している)。例えばN型の多結晶シリコン膜を約100nmの厚さで形成してエッチバックを行い、サイドウォール220を形成する。この時、素子形成領域の開口窓218の幅はサイドウォールを形成するN型の多結晶シリコン膜の膜厚の2倍よりも小さく形成する。これにより、容量素子形成領域では両サイドのサイドウォール220が接して形成される。よって、素子形成領域の開口窓218は、バイポーラトランジスタ形成領域の開口窓218に比べてその幅が小さく形成されている。その後、ウェットエッチを行ってバイポーラトランジスタ形成領域のサイドウォール220に囲まれた部分の第5のシリコン酸化膜219及び第3のシリコン酸化膜213をエッチングする。これにより、バイポーラトランジスタ形成領域のP型のエピタキシャル層211の中央部が露出する。
Next, a fifth
次に、図25の実施の形態2における半導体装置の電極領域形成工程を示す工程断面図に示すように、半導体膜であるN型の多結晶シリコン膜221をリン濃度3E20atoms/cm3〜7E20atoms/cm3の濃度で形成し、急速熱処理法で例えば900℃・10秒間により熱処理を行う。これにより、バイポーラトランジスタ形成領域においてN型の多結晶シリコン膜221中のN型不純物がP型のエピタキシャル層211に拡散し、エミッタ層222が形成される。次に、レジスト膜223形成し、レジスト膜223をマスクとして、N型の電極領域外に形成されているN型の多結晶シリコン膜221と第5のシリコン酸化膜219と第4のシリコン酸化膜216を選択的にエッチングして、N型の電極を加工する。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the electrode region forming process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 25, the N-type polycrystalline silicon film 221 which is a semiconductor film is formed with a phosphorus concentration of 3E20 atoms / cm 3 to 7E20 atoms / The film is formed at a concentration of cm 3 , and heat treatment is performed by a rapid heat treatment method, for example, at 900 ° C. for 10 seconds. As a result, the N-type impurity in the N-type polycrystalline silicon film 221 diffuses into the P-
次に、図26の実施の形態2における半導体装置のシリコン膜除去工程を示す工程断面図に示すように、レジスト膜224を形成し、P型の多結晶シリコン膜215とP型のシリコン膜212と第1の多結晶シリコン膜209との3層を同時にドライエッチングにより加工する。次に、ウェットエッチにより、第2のシリコン酸化膜208を除去する。
Next, as shown in the process cross-sectional view showing the silicon film removal process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 26, a resist film 224 is formed, and a P-type
次に、図27の実施の形態2における半導体装置のスパッタ工程を示す工程断面図に示すように、例えばチタンをスパッタし、熱処理によりシリサイド層225を形成する。次に、図28の実施の形態2における半導体装置のコンタクト窓工程を示す工程断面図に示すように、層間絶縁膜として第6のシリコン酸化膜226を形成し、化学的機械研磨法(CMP)などを用いて、第6のシリコン酸化膜226の表面を平坦化する。さらに、レジスト膜(図示せず)をマスクとして、第6のシリコン酸化膜226の一部をエッチングし、コンタクト窓を形成する。最後に、図29の実施の形態2における半導体装置の配線形成工程を示す工程断面図に示すように、例えば金属配線として、スパッタリング法などによりチタンナイトライド密着層227を形成し、次にAl膜を堆積し、その後、レジスト膜(図示せず)をマスクとしてAl膜をエッチングして、Al配線228を形成すれば本発明の半導体装置が完成する。図29に示したような容量素子は、例えば開口窓218の底部面積1000μm×0.2μmの場合、シリコン酸化膜の比誘電率を3.9とすれば約1pFの容量が形成可能となる。この容量素子を並べて配置することで所望の容量値を得ることができる。 Next, as shown in the process cross-sectional view showing the sputtering process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 27, for example, titanium is sputtered, and the silicide layer 225 is formed by heat treatment. Next, as shown in the process cross-sectional view showing the contact window process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 28, a sixth silicon oxide film 226 is formed as an interlayer insulating film, and chemical mechanical polishing (CMP) is performed. Etc. is used to planarize the surface of the sixth silicon oxide film 226. Further, a part of the sixth silicon oxide film 226 is etched using a resist film (not shown) as a mask to form a contact window. Finally, as shown in the process cross-sectional view showing the wiring formation process of the semiconductor device in the second embodiment in FIG. 29, for example, a titanium nitride adhesion layer 227 is formed as a metal wiring by sputtering or the like, and then the Al film Then, the Al film is etched using a resist film (not shown) as a mask to form an Al wiring 228, whereby the semiconductor device of the present invention is completed. 29, for example, when the bottom area of the opening window 218 is 1000 μm × 0.2 μm, a capacitance of about 1 pF can be formed if the relative dielectric constant of the silicon oxide film is 3.9. A desired capacitance value can be obtained by arranging the capacitive elements side by side.
以上のように、本実施の形態によれば、図29に示したように、従来例とは異なり自己整合型の形成方法とサリサイド化技術を採用し、加えて引き出し電極であるP型の多結晶シリコン膜215下に近接して、素子分離としての第1のシリコン酸化膜206を形成している。これらによって、容量引き出し電極であるP型の多結晶シリコン膜215上の大部分は低抵抗化されたシリサイド層225であり、かつ容量膜(第3のシリコン酸化膜213と第5のシリコン酸化膜219)に近接して位置している。このため引き出し電極の寄生抵抗を低減することが可能である。と同時に、容量引き出し電極であるP型の多結晶シリコン膜215は、素子分離としての第1のシリコン酸化膜206上に形成されていることからシリコン基板間の寄生容量を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 29, unlike the conventional example, a self-aligned formation method and a salicide technique are employed, and in addition, a P-type multi-electrode that is a lead electrode is used. A first silicon oxide film 206 as element isolation is formed in the vicinity under the
また、上記実施の形態2で示したように、実施の形態1に比べて容量形成領域の開口幅が狭いため、容量形成領域を保護するマスク工程を追加することなく、バイポーラトランジスタを必要とするプロセスに容易に適合することができる半導体装置の製造方法を用いながら、電極となる半導体膜自体に発生する寄生抵抗の影響を低減し、かつ半導体基板とコンタクト部を形成しない、つまり寄生容量を抑えた半導体装置を提供することができる。 Further, as shown in the second embodiment, since the opening width of the capacitor formation region is narrower than that in the first embodiment, a bipolar transistor is required without adding a mask process for protecting the capacitor formation region. While using a method for manufacturing a semiconductor device that can be easily adapted to the process, the effect of parasitic resistance generated in the semiconductor film itself that serves as an electrode is reduced, and no contact portion is formed with the semiconductor substrate, that is, parasitic capacitance is suppressed. A semiconductor device can be provided.
上記の実施の形態1および実施の形態2においては、バイポーラトランジスタのうち、特にNPNトランジスタを例にとって説明したが、これはPNPトランジスタであっても良い。 In the first embodiment and the second embodiment described above, the NPN transistor has been described as an example among the bipolar transistors. However, this may be a PNP transistor.
また、誘電膜にはシリコン酸化膜を用いたが、これは例えばシリコン窒化膜といった誘電性のものであれば良い。
また、上記のN型埋め込み層を形成後にN型エピタキシャル層を形成したが、これらは高エネルギー注入により形成しても良い。この場合、比較的コストの高いエピタキシャル成長工程の削減が可能となる。
Further, although a silicon oxide film is used as the dielectric film, any dielectric film such as a silicon nitride film may be used.
Further, although the N-type epitaxial layer is formed after the N-type buried layer is formed, these may be formed by high energy implantation. In this case, it is possible to reduce the relatively expensive epitaxial growth process.
また、深いトレンチはシリコン酸化膜及び多結晶シリコンを充填したが、これはシリコン酸化膜のみでも良い。
また、P型のエピタキシャル層はSiであってもSiGe(シリコンゲルマニウム)、SiGeC(シリコンゲルマニウムカーボン)、SiC(シリコンカーバイド)などの混晶半導体でも良い。
The deep trench is filled with a silicon oxide film and polycrystalline silicon, but this may be only a silicon oxide film.
The P-type epitaxial layer may be Si or a mixed crystal semiconductor such as SiGe (silicon germanium), SiGeC (silicon germanium carbon), or SiC (silicon carbide).
また、容量素子領域のP型のエピタキシャル層は注入により上部電極と同じくN型化しても良い。
また、層間絶縁膜を平坦化する際にCMPを用いたが、これはレジストエッチバック法を用いて、平坦化しても良く、また層間絶縁膜を流動性のものとし、熱処理によりリフローさせて平坦化しても良い。また、必ずしも平坦化を行う必要はない。
Further, the P-type epitaxial layer in the capacitive element region may be made N-type like the upper electrode by implantation.
In addition, CMP was used to planarize the interlayer insulating film, but this may be planarized by using a resist etch back method, or the interlayer insulating film is made fluid and reflowed by heat treatment to be planarized. May be used. Further, it is not always necessary to perform planarization.
また、配線にALを使用したが、これはW、Ti、Cuといった金属あるいは金属合金でも良い。
さらに、プロセスを限定して説明したが、例えば酸化膜を形成する際の熱酸化とCVD、エッチングする際のドライエッチとウェットエッチといった具合に互換性のあるプロセスであれば良い。
Moreover, although AL was used for the wiring, this may be a metal such as W, Ti, or Cu, or a metal alloy.
Further, the process has been described in a limited manner. For example, any process may be used as long as it is compatible, such as thermal oxidation and CVD when forming an oxide film, and dry etching and wet etching when etching.
本発明は、電極となる半導体膜自体に発生する寄生抵抗の影響を低減し、かつ半導体基板とコンタクト部を形成しないことにより寄生容量を抑えることができ、容量素子とバイポーラトランジスタとを有する半導体装置および半導体装置の製造方法等に有用である。 The present invention reduces the influence of parasitic resistance generated in the semiconductor film itself as an electrode, and can suppress parasitic capacitance by not forming a contact portion with a semiconductor substrate, and a semiconductor device having a capacitive element and a bipolar transistor It is useful for a method of manufacturing a semiconductor device.
1 半導体基板
2 素子分離
3 第1の絶縁膜
4 第1のポリシリコン膜
5 第2の絶縁膜
6 第2のポリシリコン膜
7 保護膜
8 第1の電極膜
9 第2の電極膜
100 P型半導体基板
101 N型埋め込み層
102 N型エピタキシャル層
103 深いトレンチ
104 レジスト膜
105 浅いトレンチ
106 第1のシリコン酸化膜
107 N型のコレクタ引き出し部
108 第2のシリコン酸化膜
109 第1の多結晶シリコン膜
110 レジスト膜
111 P型のエピタキシャル層
112 P型のシリコン膜
113 第3のシリコン酸化膜
114 レジスト膜
115 P型の多結晶シリコン膜
116 第4のシリコン酸化膜
117 レジスト膜
118 開口窓
119 第5のシリコン酸化膜
120 サイドウォール
121 レジスト膜
122 N型の多結晶シリコン膜
123 エミッタ層
124 レジスト膜
125 レジスト膜
126 シリサイド層
127 第6のシリコン酸化膜
128 チタンナイトライド密着層
129 AL配線
200 P型半導体基板
201 N型埋め込み層
202 N型エピタキシャル層
203 深いトレンチ
204 レジスト膜
205 浅いトレンチ
206 第1のシリコン酸化膜
207 N型のコレクタ引き出し部
208 第2のシリコン酸化膜
209 第1の多結晶シリコン膜
210 レジスト膜
211 P型のエピタキシャル層
212 P型のシリコン膜
213 第3のシリコン酸化膜
214 レジスト膜
215 P型の多結晶シリコン膜
216 第4のシリコン酸化膜
217 レジスト膜
218 開口窓
219 第5のシリコン酸化膜
220 サイドウォール
221 N型の多結晶シリコン膜
222 エミッタ層
223 レジスト膜
224 レジスト膜
225 シリサイド層
226 第6のシリコン酸化膜
227 チタンナイトライド密着層
228 AL配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Element isolation | separation 3 1st insulating film 4 1st polysilicon film 5 2nd insulating film 6 2nd polysilicon film 7 Protective film 8 1st electrode film 9 2nd electrode film 100 P type Semiconductor substrate 101 N-type buried layer 102 N-type epitaxial layer 103 Deep trench 104 Resist film 105 Shallow trench 106 First silicon oxide film 107 N-type collector lead portion 108 Second silicon oxide film 109 First polycrystalline silicon film DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Resist film 111 P type epitaxial layer 112 P type silicon film 113 Third silicon oxide film 114 Resist film 115 P type polycrystalline silicon film 116 Fourth silicon oxide film 117 Resist film 118 Opening window 119 Fifth Silicon oxide film 120 Side wall 121 Resist film 122 N-type Crystalline silicon film 123 Emitter layer 124 Resist film 125 Resist film 126 Silicide layer 127 Sixth silicon oxide film 128 Titanium nitride adhesion layer 129 AL wiring 200 P-type semiconductor substrate 201 N-type buried layer 202 N-type epitaxial layer 203 Deep trench 204 Resist film 205 Shallow trench 206 First silicon oxide film 207 N-type collector lead portion 208 Second silicon oxide film 209 First polycrystalline silicon film 210 Resist film 211 P-type epitaxial layer 212 P-type silicon film 213 Third silicon oxide film 214 Resist film 215 P type polycrystalline silicon film 216 Fourth silicon oxide film 217 Resist film 218 Open window 219 Fifth silicon oxide film 220 Side wall 221 N type poly Crystal silicon film 222 emitter layer 223 resist film 224 resist film 225 silicide layer 226 sixth silicon oxide film 227 of titanium nitride adhesion layer 228 AL wiring
Claims (10)
前記容量素子が、
半導体基板の素子形成領域の周囲に形成された分離絶縁体層と、
前記半導体基板上に形成された半導体層と、
前記半導体層の中央上に開口窓を残して前記半導体層と前記絶縁体層の上に跨って形成された容量素子の引き出し電極と、
前記開口窓の周囲に沿って前記容量素子の引き出し電極上に形成された絶縁膜と、
前記開口窓の底部と側壁に形成された容量膜と、
前記容量膜を介して前記開口窓の側壁に形成されたサイドウォールと、
前記サイドウォール,前記容量膜および前記絶縁膜上に形成された半導体膜と、
前記容量素子の引き出し電極の表面に形成されたシリサイド層と
を有し、前記シリサイド層と前記容量膜が近接されることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device in which a capacitive element and a bipolar transistor coexist,
The capacitive element is
An isolation insulator layer formed around the element formation region of the semiconductor substrate;
A semiconductor layer formed on the semiconductor substrate;
An extraction electrode of a capacitive element formed over the semiconductor layer and the insulator layer leaving an opening window on the center of the semiconductor layer;
An insulating film formed on the extraction electrode of the capacitive element along the periphery of the opening window;
A capacitive film formed on the bottom and side walls of the opening window;
A sidewall formed on the side wall of the opening window through the capacitive film;
A semiconductor film formed on the sidewall, the capacitor film, and the insulating film;
And a silicide layer formed on a surface of the extraction electrode of the capacitor element, wherein the silicide layer and the capacitor film are close to each other.
前記容量素子が、
半導体基板の素子形成領域の周囲に形成された分離絶縁体層と、
前記半導体基板上に形成された半導体層と、
前記半導体層の中央上に開口窓を残して前記半導体層と前記絶縁体層の上に跨って形成された容量素子の引き出し電極と、
前記開口窓の周囲に沿って前記容量素子の引き出し電極上に形成された絶縁膜と、
前記開口窓の底部と側壁に形成された容量膜と、
前記容量膜を介して前記開口窓の側壁に形成されたサイドウォールと、
前記サイドウォールおよび前記絶縁膜上に形成された半導体膜と、
前記容量素子の引き出し電極の表面に形成されたシリサイド層と
を有し、前記シリサイド層と前記容量膜が近接されることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device in which a capacitive element and a bipolar transistor coexist,
The capacitive element is
An isolation insulator layer formed around the element formation region of the semiconductor substrate;
A semiconductor layer formed on the semiconductor substrate;
An extraction electrode of a capacitive element formed over the semiconductor layer and the insulator layer leaving an opening window on the center of the semiconductor layer;
An insulating film formed on the extraction electrode of the capacitive element along the periphery of the opening window;
A capacitive film formed on the bottom and side walls of the opening window;
A sidewall formed on the side wall of the opening window through the capacitive film;
A semiconductor film formed on the sidewall and the insulating film;
And a silicide layer formed on a surface of the extraction electrode of the capacitor element, wherein the silicide layer and the capacitor film are close to each other.
コレクタ領域及び容量素子領域となる半導体基板の周囲に分離絶縁体層を形成する工程と、
前記半導体基板上にベース領域及び下部電極になる半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に第1の容量膜を形成する工程と、
前記第1の容量膜,前記半導体層および前記分離絶縁体層の上に跨って外部ベースと容量素子の引き出し電極を形成する工程と、
前記容量素子の引き出し電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体層の中央上の前記絶縁膜と前記容量素子の引き出し電極をエッチングしてエミッタ領域と容量領域になる開口窓を形成する工程と、
前記開口窓内に第2の容量膜を形成する工程と、
前記第2の容量膜を介して前記開口窓の側壁にサイドウォールを形成する工程と、
前記エミッタ領域の前記第1の容量膜と前記第2の容量膜をエッチングする工程と、
前記エミッタ領域の前記半導体層と前記容量領域の前記第1の容量膜の上を覆い、前記絶縁膜上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体層にエミッタ層を形成する工程と、
前記容量素子の引き出し電極と前記半導体膜の表面にシリサイド層を形成する工程と
を有し、前記第1の容量膜と前記第2の容量膜のエッチング工程において、レジストマスクを用いて選択的にエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a capacitive element and a bipolar transistor,
Forming an isolation insulator layer around a semiconductor substrate to be a collector region and a capacitor element region;
Forming a semiconductor layer to be a base region and a lower electrode on the semiconductor substrate;
Forming a first capacitive film on the semiconductor layer;
Forming an external base and an extraction electrode of the capacitor over the first capacitor film, the semiconductor layer, and the isolation insulator layer;
Forming an insulating film on the extraction electrode of the capacitive element;
Etching the insulating film on the center of the semiconductor layer and the extraction electrode of the capacitive element to form an opening window that becomes an emitter region and a capacitive region;
Forming a second capacitive film in the opening window;
Forming a sidewall on the side wall of the opening window through the second capacitive film;
Etching the first capacitive film and the second capacitive film in the emitter region;
Covering the semiconductor layer in the emitter region and the first capacitor film in the capacitor region, and forming a semiconductor film on the insulating film;
Forming an emitter layer in the semiconductor layer;
And a step of forming a silicide layer on the surface of the semiconductor film and selectively using a resist mask in the etching process of the first capacitor film and the second capacitor film. Etching is a method for manufacturing a semiconductor device.
コレクタ領域及び容量素子領域となる半導体基板の周囲に分離絶縁体層を形成する工程と、
前記半導体基板上にベース領域及び下部電極になる半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に第1の容量膜を形成する工程と、
前記第1の容量膜,前記半導体層および前記分離絶縁体層の上に跨って外部ベースと容量素子の引き出し電極を形成する工程と、
前記容量素子の引き出し電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体層の中央上の前記絶縁膜と前記容量素子の引き出し電極をエッチングしてエミッタ領域と容量領域になる開口窓を形成する工程と、
前記開口窓内に第2の容量膜を形成する工程と、
前記第2の容量膜を介して前記開口窓の側壁にサイドウォールを形成する工程と、
前記エミッタ領域の前記第1の容量膜と前記第2の容量膜をエッチングする工程と、
前記エミッタ領域の前記半導体層と前記容量領域の前記第1の容量膜と前記第2の容量膜の上を覆い、前記絶縁膜上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体層にエミッタ層を形成する工程と、
前記容量素子の引き出し電極と前記半導体膜の表面にシリサイド層を形成する工程と
を有し、前記第1の容量膜と第2の容量膜のエッチング工程において、前記容量領域の開口窓内は前記サイドウォールで埋め込まれていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a capacitive element and a bipolar transistor,
Forming an isolation insulator layer around a semiconductor substrate to be a collector region and a capacitor element region;
Forming a semiconductor layer to be a base region and a lower electrode on the semiconductor substrate;
Forming a first capacitive film on the semiconductor layer;
Forming an external base and an extraction electrode of the capacitor over the first capacitor film, the semiconductor layer, and the isolation insulator layer;
Forming an insulating film on the extraction electrode of the capacitive element;
Etching the insulating film on the center of the semiconductor layer and the extraction electrode of the capacitive element to form an opening window that becomes an emitter region and a capacitive region;
Forming a second capacitive film in the opening window;
Forming a sidewall on the side wall of the opening window through the second capacitive film;
Etching the first capacitive film and the second capacitive film in the emitter region;
Covering the semiconductor layer in the emitter region, the first capacitor film and the second capacitor film in the capacitor region, and forming a semiconductor film on the insulating film;
Forming an emitter layer in the semiconductor layer;
And a step of forming a silicide layer on the surface of the semiconductor film, and in the etching process of the first capacitor film and the second capacitor film, the inside of the opening window of the capacitor region is the A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the method is embedded with a sidewall.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004357477A JP2006165405A (en) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | Semiconductor device and its manufacturing method |
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