JP2008016494A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ、及びDMOS(Double Diffusion MOS)トランジスタを同一の半導体基板上に形成する半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、従来と比較して製造工程数を少なくすることができる半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a bipolar transistor, a MOS transistor, and a DMOS (Double Diffusion MOS) transistor are formed on the same semiconductor substrate. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, which can reduce the number of manufacturing steps as compared with the prior art.
図4は、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ、及びDMOSトランジスタを同一のシリコン基板100上に形成した半導体装置の構成を説明する為の断面図である。この半導体装置において、シリコン基板100は第1導電型(例えばP型)であり、シリコン基板100上には第2導電型(例えばN型)のシリコン層120が形成されている。バイポーラトランジスタは第1導電型のベース領域131,132、第2導電型のコレクタ領域121、及び第2導電型のエミッタ領域133を有している。MOSトランジスタは第2導電型のウェル141、第1導電型のオフセット領域142、及びソース及びドレインである第1導電型の不純物領域142a,145を有している。DMOSトランジスタは第1導電型のボディ領域151、及びソース及びドレインである第2導電型の不純物領域123,155を有している。
上記したように、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ、及びDMOSトランジスタを同一の半導体基板上に形成する場合、多くの不純物領域を形成する必要があるため、多くの不純物導入工程が必要になる。
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、製造工程数を少なくすることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
As described above, when the bipolar transistor, the MOS transistor, and the DMOS transistor are formed on the same semiconductor substrate, many impurity regions need to be formed, and thus many impurity introduction steps are required.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of reducing the number of manufacturing steps.
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板又は半導体層上に第1のマスク膜を形成し、該第1のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にMOSトランジスタのオフセット領域及びバイポーラトランジスタのベース領域を形成する工程と、
前記第1のマスク膜を除去する工程と、
前記半導体基板又は半導体層上に第2のマスク膜を形成し、該第2のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にDMOSトランジスタのボディ領域を形成するとともに、前記ベース領域の不純物濃度を濃くする工程と、
前記第2のマスク膜を除去する工程とを具備する。
In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes forming a first mask film on a semiconductor substrate or a semiconductor layer, and using the first mask film as a mask, a first conductivity type impurity is added. Introducing a step of forming an offset region of a MOS transistor and a base region of a bipolar transistor in the semiconductor substrate or semiconductor layer;
Removing the first mask film;
A second mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and a first conductivity type impurity is introduced using the second mask film as a mask, whereby a body region of a DMOS transistor is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer. And increasing the impurity concentration of the base region;
Removing the second mask film.
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、半導体基板又は半導体層上に第1のマスク膜を形成し、該第1のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にDMOSトランジスタのボディ領域及びバイポーラトランジスタのベース領域を形成する工程と、
前記第1のマスク膜を除去する工程と、
前記半導体基板又は半導体層上に第2のマスク膜を形成し、該第2のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にMOSトランジスタのオフセット領域を形成するとともに、前記ベース領域の不純物濃度を濃くする工程と、
前記第2のマスク膜を除去する工程とを具備する。
In another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first mask film is formed on a semiconductor substrate or a semiconductor layer, and an impurity of the first conductivity type is introduced using the first mask film as a mask, Forming a body region of a DMOS transistor and a base region of a bipolar transistor in the semiconductor substrate or semiconductor layer;
Removing the first mask film;
A second mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and an impurity of a first conductivity type is introduced using the second mask film as a mask, whereby an MOS transistor offset region is formed in the semiconductor substrate or semiconductor layer. And increasing the impurity concentration of the base region;
Removing the second mask film.
これらの半導体装置の製造方法によれば、前記MOSトランジスタのオフセット領域を形成する工程と前記DMOSトランジスタのボディ領域を形成する工程によって前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成することができる。従って、前記ベース領域を形成する工程を独立して設ける必要がないため、従来と比較して半導体装置の製造工程数を少なくすることができる。 According to these semiconductor device manufacturing methods, the base region of the bipolar transistor can be formed by the step of forming the offset region of the MOS transistor and the step of forming the body region of the DMOS transistor. Therefore, since it is not necessary to provide a process for forming the base region independently, the number of manufacturing steps of the semiconductor device can be reduced as compared with the conventional method.
前記第2のマスク膜を除去する工程の後に、前記ベース領域の一部に第2導電型の不純物を導入することにより前記バイポーラトランジスタのエミッタを形成する工程を具備してもよい。 After the step of removing the second mask film, a step of forming an emitter of the bipolar transistor by introducing a second conductivity type impurity into a part of the base region may be provided.
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、半導体基板又は半導体層上に第1のマスク膜を形成し、該第1のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にDMOSトランジスタのボディ領域及びバイポーラトランジスタのベース領域を形成する工程と、
前記第1のマスク膜を除去する工程と、
前記半導体基板又は半導体層上に第2のマスク膜を形成し、該第2のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にMOSトランジスタのオフセット領域を形成する工程と、
前記第2のマスク膜を除去する工程とを具備する。
In another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first mask film is formed on a semiconductor substrate or a semiconductor layer, and an impurity of the first conductivity type is introduced using the first mask film as a mask, Forming a body region of a DMOS transistor and a base region of a bipolar transistor in the semiconductor substrate or semiconductor layer;
Removing the first mask film;
A second mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and an impurity of a first conductivity type is introduced using the second mask film as a mask, whereby an MOS transistor offset region is formed in the semiconductor substrate or semiconductor layer. Forming a step;
Removing the second mask film.
この半導体装置の製造方法によれば、前記DMOSトランジスタのボディ領域を形成する工程によって前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成することができる。従って、前記ベース領域を形成する工程を独立して設ける必要がないため、従来と比較して半導体装置の製造工程数を少なくすることができる。
前記第2のマスク膜を除去する工程の後に、前記ベース領域の一部に第2導電型の不純物を導入することにより、前記バイポーラトランジスタのエミッタを形成する工程を具備してもよい。
According to this method for manufacturing a semiconductor device, the base region of the bipolar transistor can be formed by the step of forming the body region of the DMOS transistor. Therefore, since it is not necessary to provide a process for forming the base region independently, the number of manufacturing steps of the semiconductor device can be reduced as compared with the conventional method.
After the step of removing the second mask film, a step of forming an emitter of the bipolar transistor by introducing a second conductivity type impurity into a part of the base region may be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1〜図3の各図は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図である。本方法によって製造される半導体装置は、同一のシリコン基板上にバイポーラトランジスタ、オフセット領域を有するMOSトランジスタ、及び縦型のDMOSトランジスタを有する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device manufactured by this method has a bipolar transistor, a MOS transistor having an offset region, and a vertical DMOS transistor on the same silicon substrate.
まず、図1(A)に示すように、第1導電型(例えばP型)のシリコン基板10上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとしてシリコン基板10に第1導電型の不純物を導入する。これにより、シリコン基板10には第1導電型の埋込層14a,14b,14c,14dが形成される。その後、レジストパターンを除去する。
First, as shown in FIG. 1A, a resist pattern (not shown) is formed on a silicon substrate 10 of a first conductivity type (for example, P type), and a first pattern is formed on the silicon substrate 10 using this resist pattern as a mask. Conductive impurities are introduced. As a result, buried
次いで、シリコン基板10上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとしてシリコン基板10に第2導電型(例えばN型)の不純物を導入する。これにより、シリコン基板10には第2導電型の埋込層11,12,13が形成される。その後、レジストパターンを除去する。
Next, a resist pattern (not shown) is formed on the silicon substrate 10, and a second conductivity type (for example, N-type) impurity is introduced into the silicon substrate 10 using the resist pattern as a mask. As a result, second conductivity type buried
次いで、シリコン基板10上に第2導電型のシリコン層20をエピタキシャル成長する。次いで、シリコン層20上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとしてシリコン層20に第2導電型の不純物を導入する。これにより、シリコン層20には第2導電型の拡散層21,22,23が形成される。拡散層21〜23はそれぞれ埋込層11〜13の一部上に位置しており、これら埋込層11〜13に電気的に接続している。拡散層21及び埋込層11はバイポーラトランジスタのコレクタとして機能し、拡散層22はMOSトランジスタの基板電位を与える電極として機能し、拡散層23及び埋込層13はDMOSのドレインとして機能する。
Next, a second conductivity
次いで、シリコン層20上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクとしてシリコン層20に第1導電型の不純物を導入する。これにより、シリコン層20には第1導電型の拡散層24a,24b,24c,24dが形成される。拡散層24a〜24dは、それぞれ埋込層14a〜14d上に位置しており、これら埋込層14a〜14dに電気的に接続している。拡散層24a〜24d及び埋込層14a〜14dにより、シリコン基板10及びシリコン層20は、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ、及び縦型のDMOSトランジスタが形成される領域相互間が電気的に分離される。その後、レジストパターンを除去する。
Next, a resist pattern (not shown) is formed on the
次いで、図1(B)に示すように、シリコン層20上にレジストパターン70を形成し、レジストパターン70をマスクとしてシリコン層20に第2導電型の不純物を導入する。これにより、シリコン層20には、MOSトランジスタの2つのウェル41が形成される。2つのウェル41は相互に離間している。
Next, as shown in FIG. 1B, a
その後、図2(A)に示すように、レジストパターン70を除去する。次いで、シリコン層20上にレジストパターン71を形成し、レジストパターン71をマスクとしてシリコン層20に第1導電型の不純物を導入する。不純物のドーズ量は、例えば1×1013/cm2である。これにより、シリコン層20には、バイポーラトランジスタのベース領域31、及びMOSトランジスタのオフセット領域42が形成される。オフセット領域42は、2つのウェル41の相互間を接続するように形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 2A, the
その後、図2(B)に示すように、レジストパターン71を除去する。次いで、シリコン層20上にレジストパターン72を形成し、レジストパターン72をマスクとしてシリコン層20に第1導電型の不純物を導入する。不純物のドーズ量は、例えば2×1013/cm2である。これにより、シリコン層20にはDMOSトランジスタのボディ領域51が形成され、かつバイポーラトランジスタのベース領域31の不純物濃度が高くなる。
Thereafter, as shown in FIG. 2B, the
その後、図3(A)に示すように、レジストパターン72を除去する。次いで、シリコン層20に窒化シリコン膜を有するマスク膜(図示せず)をCVD法により形成し、このマスク膜をマスクとしてシリコン層20を熱酸化する。これにより、シリコン層20には素子分離膜25が形成される。その後、マスク膜を除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 3A, the resist
次いで、シリコン層20を熱酸化する。これにより、シリコン層20にはMOSトランジスタのゲート酸化膜43及びDMOSトランジスタのゲート酸化膜52が形成される。なお、熱酸化工程を2回に分けて行い、一回目の熱酸化工程においてMOSトランジスタが形成される領域又はDMOSトランジスタが形成される領域のいずれかをマスク膜で被覆することにより、ゲート酸化膜43,52の膜厚を互いに異ならせることができる。
Next, the
次いで、ゲート酸化膜43,52を含む全面上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜をパターニングする。これにより、ゲート酸化膜43上にはMOSトランジスタのゲート電極44が形成され、ゲート酸化膜52上にはDMOSトランジスタのゲート電極53が形成される。ゲート電極44は、ウェル41とオフセット領域42の境界を跨いでおり、ウェル41の一部の上方及びオフセット領域42の一部の上方それぞれに位置している。
Next, a polysilicon film is formed on the entire surface including the
次いで、図3(B)に示すように、素子分離膜25、ゲート酸化膜43,52、及びゲート電極44,53を含む全面上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターン、素子分離膜25、及びゲート電極44,53をマスクとしてベース領域31の一部、ウェル41の一部、及びボディ領域51の一部に第1導電型の不純物を導入する。これにより、ベース領域31の一部にはバイポーラトランジスタのベース電極領域32が形成され、ウェル41の一部にはMOSトランジスタのソースとなる不純物領域45が形成され、オフセット領域42の一部にはMOSトランジスタのドレインとなる不純物領域42aが形成され、ボディ領域51の一部にはDMOSトランジスタのソースの中心部に位置する不純物領域54が形成される。また、この工程において、拡散層24a,24b,24c,24dの表層にも第1導電型の不純物が導入される。その後、レジストパターンを除去する。
Next, as shown in FIG. 3B, a resist pattern (not shown) is formed on the entire surface including the
次いで、素子分離膜25、ゲート酸化膜43,52、及びゲート電極44,53を含む全面上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターン、素子分離膜25、及びゲート電極44,53をマスクとして、ベース領域31の一部及びボディ領域51の一部に第2導電型の不純物を導入する。これにより、バイポーラトランジスタのベース領域31の一部にはエミッタ領域33が形成され、また、DMOSトランジスタのボディ領域51の一部にはソースとなる不純物領域55が形成される。不純物領域55は不純物領域54の周囲に位置している。また、この工程において、バイポーラトランジスタのコレクタとして機能する拡散層21の表層にも第2導電型の不純物が導入され、MOSトランジスタの基板電極である拡散層22にも第2導電型の不純物が導入され、DMOSトランジスタのドレインとして機能する拡散層23の表層にも第2導電型の不純物が導入される。その後、レジストパターンを除去する。
Next, a resist pattern (not shown) is formed on the entire surface including the
その後、シリコン層20を熱処理し、導入した不純物を熱拡散させる。これにより、不純物領域55の一部はゲート電極53の下方まで広がる。
Thereafter, the
以上、本発明の実施形態によれば、同一のシリコン基板上にバイポーラトランジスタ、オフセット領域を有するMOSトランジスタ、及びDMOSトランジスタを形成する際に、MOSトランジスタのオフセット領域42を形成する工程、及びDMOSトランジスタのボディ領域51を形成する工程それぞれにおいて、バイポーラトランジスタのベース領域31となる部分に同一導電型の不純物を導入している。このため、バイポーラトランジスタのベース領域31を形成する工程を独立して設ける必要が無くなり、半導体装置の製造工程数を少なくすることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, when forming the bipolar transistor, the MOS transistor having the offset region, and the DMOS transistor on the same silicon substrate, the step of forming the offset
なお、図2(A)を用いて説明した工程と、図2(B)を用いて説明した工程とを逆にしても上記した効果を得ることができる。また、図2(A)を用いて説明した工程において、ベース領域31となる領域に不純物を導入しなくても上記した効果を得ることができる。
Note that the above-described effects can be obtained even if the process described with reference to FIG. 2A and the process described with reference to FIG. 2B are reversed. Further, in the process described with reference to FIG. 2A, the above-described effect can be obtained without introducing impurities into the region to be the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば上記した実施形態では、シリコン基板10上にシリコン層20を形成し、このシリコン層20を用いて各トランジスタを形成したが、シリコン層20を設けずにシリコン基板10にバイポーラトランジスタ、オフセット領域を有するMOSトランジスタ、及びDMOSトランジスタの各構成要素を直接形成する場合においても、本発明を適用することができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the
10,100…シリコン基板、11〜13,14a〜14d…埋込層、20,120…シリコン層、21〜23,24a〜24d…拡散層、25…素子分離膜、31…ベース領域、32…ベース電極領域、33,133…エミッタ領域、41,141…ウェル、42,142…オフセット領域、42a,45,54,123,142a,145,155…不純物領域、43,52…ゲート酸化膜、44,53…ゲート電極、51,151…ボディ領域、70〜72…レジストパターン、121…コレクタ領域,131…ベース領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ... Silicon substrate, 11-13, 14a-14d ... Embedded layer, 20, 120 ... Silicon layer, 21-23, 24a-24d ... Diffusion layer, 25 ... Element isolation film, 31 ... Base region, 32 ...
Claims (5)
前記第1のマスク膜を除去する工程と、
前記半導体基板又は半導体層上に第2のマスク膜を形成し、該第2のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にDMOSトランジスタのボディ領域を形成するとともに、前記ベース領域の不純物濃度を濃くする工程と、
前記第2のマスク膜を除去する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。 A first mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and an impurity of a MOS transistor is introduced into the semiconductor substrate or semiconductor layer by introducing a first conductivity type impurity using the first mask film as a mask. Forming a base region of the bipolar transistor;
Removing the first mask film;
A second mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and a first conductivity type impurity is introduced using the second mask film as a mask, whereby a body region of a DMOS transistor is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer. And increasing the impurity concentration of the base region;
Removing the second mask film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記第1のマスク膜を除去する工程と、
前記半導体基板又は半導体層上に第2のマスク膜を形成し、該第2のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にMOSトランジスタのオフセット領域を形成するとともに、前記ベース領域の不純物濃度を濃くする工程と、
前記第2のマスク膜を除去する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。 A first mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and a first conductivity type impurity is introduced using the first mask film as a mask, whereby the body region of the DMOS transistor and the semiconductor substrate or semiconductor layer are introduced into the semiconductor substrate or semiconductor layer. Forming a base region of the bipolar transistor;
Removing the first mask film;
A second mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and an impurity of a first conductivity type is introduced using the second mask film as a mask, whereby an MOS transistor offset region is formed in the semiconductor substrate or semiconductor layer. And increasing the impurity concentration of the base region;
Removing the second mask film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記第1のマスク膜を除去する工程と、
前記半導体基板又は半導体層上に第2のマスク膜を形成し、該第2のマスク膜をマスクとして第1導電型の不純物を導入することにより、前記半導体基板又は半導体層にMOSトランジスタのオフセット領域を形成する工程と、
前記第2のマスク膜を除去する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。 A first mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and a first conductivity type impurity is introduced using the first mask film as a mask, whereby the body region of the DMOS transistor and the semiconductor substrate or semiconductor layer are introduced into the semiconductor substrate or semiconductor layer. Forming a base region of the bipolar transistor;
Removing the first mask film;
A second mask film is formed on the semiconductor substrate or semiconductor layer, and an impurity of a first conductivity type is introduced using the second mask film as a mask, whereby an MOS transistor offset region is formed in the semiconductor substrate or semiconductor layer. Forming a step;
Removing the second mask film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
5. The method according to claim 4, further comprising a step of forming an emitter of the bipolar transistor by introducing a second conductivity type impurity into a part of the base region after the step of removing the second mask film. A method for manufacturing a semiconductor device.
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