JP2707646B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にコンデン
サが併設されているバイポーラ型の半導体装置の製造方
法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a bipolar semiconductor device provided with a capacitor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の技術としては、第3図に示す様に、P型シリコ
ン基板1上に形成されたN型エピタキシャル層3に、NP
Nトランジスタのコレクタの引き出し用のN型拡散層10
を形成するのと同時にN型拡散層22を形成した後、N型
拡散層22上に酸化膜11を30nmの厚さに形成し、この酸化
膜11上に窒化ケイ素膜13を100nmの厚さに形成し、この
酸化膜11と窒化ケイ素膜13を誘電体膜とし、N型拡散層
22とアルミニウム層を電極19としてコンデンサを形成し
ていた。
As a conventional technique, as shown in FIG. 3, an N-type epitaxial layer 3 formed on a P-type silicon
N-type diffusion layer 10 for leading out the collector of N-transistor
After forming an N-type diffusion layer 22 at the same time as forming the oxide film 11, an oxide film 11 is formed on the N-type diffusion layer 22 to a thickness of 30 nm, and a silicon nitride film 13 is formed on the oxide film 11 to a thickness of 100 nm. The oxide film 11 and the silicon nitride film 13 are used as a dielectric film, and an N-type diffusion layer is formed.
A capacitor was formed by using the electrode 22 with the aluminum layer 22.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

前述した従来のコンデンサは、片側の電極がN型拡散
層で形成しており、N型拡散層とN型エピタキシャル層
が電気的に連続であるため、この電極部分はP型シリコ
ン基板1と絶縁分離のP型拡散層5とにできる接合容量
を寄生容量として持っているという欠点が有る。
In the conventional capacitor described above, one electrode is formed of an N-type diffusion layer, and the N-type diffusion layer and the N-type epitaxial layer are electrically continuous. There is a disadvantage that the junction capacitance that can be formed with the isolated P-type diffusion layer 5 is provided as a parasitic capacitance.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の本道体装置の製造装置は、第1導電型エピタ
キシャル層内に第2導電型不純物層を形成する工程と、
前記第1導電型エピタキシャル層上と前記第2導電型不
純物層上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜をエッ
チングして前記第2導電型不純物層上と前記第1導電型
エピタキシャル層上にスルーホールを形成する工程と、
前記絶縁膜上に多結晶シリコン層を堆積する工程と、前
記多結晶シリコン層上に絶縁膜を形成する工程と、前記
多結晶シリコン層にイオン注入により第1導電型不純物
を導入する工程と、アニールを行ない前記第2導電型不
純物層内と前記第1導電型エピタキシャル層内に第1導
電型不純物を形成すると共に、前記多結晶シリコン層を
第2導電型にする工程と、前記多結晶シリコン層上の絶
縁膜をコンデンサの誘電体膜とする部分を残してエッチ
ングする工程と、前記多結晶シリコン層をエッチングし
て前記第1導電型不純物層上の多結晶シリコン層と共に
前記コンデンサの誘電体膜である絶縁膜と引き出し部の
多結晶シリコン層を残してコンデンサ用第1の電極を形
成する工程と、前記多結晶シリコン層に金属配線を形成
すると共に前記多結晶シリコン層上にコンデンサ用第2
の電極を形成する工程とを含んで構成される。
The manufacturing apparatus of the main body device of the present invention includes a step of forming a second conductivity type impurity layer in the first conductivity type epitaxial layer;
Forming an insulating film on the first conductive type epitaxial layer and on the second conductive type impurity layer, and etching the insulating film to form on the second conductive type impurity layer and the first conductive type epitaxial layer Forming a through hole in the
Depositing a polycrystalline silicon layer on the insulating film, forming an insulating film on the polycrystalline silicon layer, and introducing a first conductivity type impurity into the polycrystalline silicon layer by ion implantation; Performing annealing to form a first conductivity type impurity in the second conductivity type impurity layer and the first conductivity type epitaxial layer and to make the polycrystalline silicon layer a second conductivity type; Etching the insulating film on the layer while leaving a portion serving as a dielectric film of the capacitor; and etching the polycrystalline silicon layer together with the polycrystalline silicon layer on the first conductivity type impurity layer. Forming a first electrode for a capacitor while leaving an insulating film, which is a film, and a polycrystalline silicon layer of a lead portion; and forming a metal wiring on the polycrystalline silicon layer and The capacitor on the crystal silicon layer 2
Forming an electrode.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(h)は本発明の第1の実施例を説明
するための工程順に示した半導体チップの断面図であ
る。
1 (a) to 1 (h) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining a first embodiment of the present invention.

まず、第1図(a)に示すように、P型シリコン基板
1にN型埋込層2を形成した後、N型エピタキシャル層
3を成長させる。このN型エピタキシャル層3上に、例
えば1000℃スチーム65分で酸化膜4を400nmの厚さに形
成し、ホトリソグラフィで所望の位置の酸化膜4を取り
除いた後、N型エピタキシャル層3を分離するため、酸
化膜4をマスクにP型不純物、例えばホウ素を1060℃で
20分拡散し、押込を行なってP型拡散層5を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, after an N-type buried layer 2 is formed on a P-type silicon substrate 1, an N-type epitaxial layer 3 is grown. An oxide film 4 having a thickness of 400 nm is formed on the N-type epitaxial layer 3 by, for example, steaming at 1000 ° C. for 65 minutes, and the oxide film 4 at a desired position is removed by photolithography. For this purpose, a P-type impurity, for example, boron is applied at 1060 ° C. using the oxide film 4 as a mask.
Diffusion is performed for 20 minutes, and a press is performed to form a P-type diffusion layer 5.

次に、第1図(b)に示すように、酸化膜4を除去し
た後、全面に薄い酸化膜6を30nmの厚さに成長させ、こ
の酸化膜6上に窒化ケイ素膜7を150nmの厚さに形成す
る。ホトリソグラフィで所望の箇所の窒化ケイ素膜7を
取り除いた後、950℃,5気圧で100分加圧酸化を行ない、
シリコン面上にフィールド酸化膜9を1μmの厚さに成
長させる。この時、窒化ケイ素膜7上に薄い酸化膜8が
形成される。
Next, as shown in FIG. 1 (b), after removing the oxide film 4, a thin oxide film 6 is grown to a thickness of 30 nm on the entire surface, and a silicon nitride film 7 of 150 nm is formed on the oxide film 6. It is formed to a thickness. After removing the silicon nitride film 7 at a desired location by photolithography, pressure oxidation is performed at 950 ° C. and 5 atm for 100 minutes,
A field oxide film 9 is grown on the silicon surface to a thickness of 1 μm. At this time, a thin oxide film 8 is formed on the silicon nitride film 7.

次に、第1図(c)に示すように、ホトリソグラフィ
で薄い酸化膜8、窒化ケイ素膜7、酸化膜6の所望の一
部を除去した後、酸化膜8と窒化ケイ素膜7フィールド
酸化膜9をマスクにN型不純物、例えばリンを930℃で2
0分拡散してN型不純物層10を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (c), after a desired portion of the thin oxide film 8, silicon nitride film 7, and oxide film 6 is removed by photolithography, the oxide film 8 and the silicon nitride film 7 are subjected to field oxidation. Using the film 9 as a mask, an N-type impurity such as phosphorus is
The N-type impurity layer 10 is formed by diffusion for 0 minutes.

次に、第1図(d)に示すように、酸化膜8、窒化ケ
イ素膜7、酸化膜6を除去した後、N型エピタキシャル
層3上とN型不純物層上に厚さ70nmの薄い酸化膜11を形
成する。次に、ホトレジストをマスクに所望の箇所にP
型不純物としてホウ素を加速エネルギーE=30keV、ド
ーズ量Φ=7.5×1013cm-2でイオン注入した後、ホトレ
ジストを除去し、900℃のN2中で30分アニールを行なっ
てNPNトランジスタのベース領域12を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), after removing the oxide film 8, the silicon nitride film 7, and the oxide film 6, a thin oxide film having a thickness of 70 nm is formed on the N-type epitaxial layer 3 and the N-type impurity layer. The film 11 is formed. Next, P is applied to a desired portion using a photoresist as a mask.
After ion implantation of boron as a type impurity at an acceleration energy of E = 30 keV and a dose of Φ = 7.5 × 10 13 cm −2 , the photoresist is removed, and annealing is performed in N 2 at 900 ° C. for 30 minutes to perform base of the NPN transistor A region 12 is formed.

次に、第1図(e)に示すように、全面に窒化ケイ素
膜13を形成した後、ホトリソグラフィでN+型不純物層10
上とP型ベース領域12上の所望箇所の窒化ケイ素膜13を
除去し、露出した酸化膜11を除去する。
Next, as shown in FIG. 1E, after a silicon nitride film 13 is formed on the entire surface, the N + -type impurity layer 10 is formed by photolithography.
The silicon nitride film 13 at a desired position on the upper portion and the P-type base region 12 is removed, and the exposed oxide film 11 is removed.

次に、第1図(f)に示すように、多結晶シリコン層
14を150nmの厚さに形成した後900℃のドライO2中で30分
酸化して薄い酸化膜15を形成する。全面にN型不純物、
例えばヒ素を加速エネルギーE=70keV、ドーズ量Φ=
1×1016cm-2でイオン注入する。950℃のN2中で60分ア
ニールを行ない、P型ベース領域12内にNPNトランジス
タのエミッタ領域16を形成する。同時にN型不純物層10
内にN+型不純物層16aを形成する。次に、酸化膜15上に
窒化ケイ素膜17を30nmの厚さに形成した後、ホトリソグ
ラフィで酸化膜9上のコンデンサを形成する部分のみ窒
化ケイ素17を残し他は取り除く。
Next, as shown in FIG.
14 is formed to a thickness of 150 nm, and then oxidized in dry O 2 at 900 ° C. for 30 minutes to form a thin oxide film 15. N-type impurities on the entire surface,
For example, arsenic is accelerated with an energy E = 70 keV and a dose Φ =
Ion implantation is performed at 1 × 10 16 cm −2 . Annealing is performed in N 2 at 950 ° C. for 60 minutes to form an emitter region 16 of the NPN transistor in the P-type base region 12. At the same time, the N-type impurity layer 10
An N + -type impurity layer 16a is formed therein. Next, after a silicon nitride film 17 is formed on the oxide film 15 to a thickness of 30 nm, the silicon nitride 17 is removed by photolithography, leaving only the portion on the oxide film 9 where a capacitor is to be formed, and the others are removed.

次に、第1図(g)に示すように、ホトリソグラフィ
でN型エミッタ領域16とN型エミッタ領域16とN不純物
層16a上の多結晶シリコン層14とコンデンサの電極を形
成する部分の多結晶シリコン層14を残して他の多結晶シ
リコン層14を取り除く。この後フッ酸等で残った多結晶
シリコン層14の上の酸化膜15と同時に酸化膜11を取り除
く。
Next, as shown in FIG. 1 (g), the N-type emitter region 16, the N-type emitter region 16, the polycrystalline silicon layer 14 on the N-impurity layer 16a, and the multi-portion of the portion forming the capacitor electrode are formed by photolithography. The other polycrystalline silicon layer 14 is removed except for the crystalline silicon layer 14. After that, the oxide film 11 is removed simultaneously with the oxide film 15 on the remaining polycrystalline silicon layer 14 with hydrofluoric acid or the like.

次に、第1図(h)に示すように、アルミニウムを全
面に形成した後、ホトリソグラフィでアルミニウムをエ
ッチングして、トランジスタの電極18を形成すると共に
コンデンサの電極19とコンデンサの多結晶シリコン層14
の引き出し電極20を同時に形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (h), after aluminum is formed on the entire surface, the aluminum is etched by photolithography to form the electrode 18 of the transistor and the electrode 19 of the capacitor and the polysilicon layer of the capacitor. 14
Are simultaneously formed.

第2図(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を説明
するための工程順に示した断面図である。
2 (a) to 2 (c) are sectional views shown in the order of steps for explaining a second embodiment of the present invention.

第2図(a)に示すように第1の実施例の第1図
(e)までは同様に形成し、この後、多結晶シリコン層
14を堆積し、その上に薄い酸化膜15を形成し、ホトリソ
グラフィでコンデンサの誘電体膜を形成する部分のみを
残し他は除去する。
As shown in FIG. 2 (a), the same steps as in FIG. 1 (e) of the first embodiment are formed in the same manner.
14 is deposited, a thin oxide film 15 is formed thereon, and the other portions are removed by photolithography except for the portion where the dielectric film of the capacitor is to be formed.

次に、第2図(b)に示すように、ホトレジスト21を
マスクにして多結晶シリコン層14をエッチングし、NPN
トランジスタのエミッタとコレクタの電極部分とコンデ
ンサの電極部分を残した後、フッ酸等で酸化膜11をエッ
チングする。
Next, as shown in FIG. 2B, the polysilicon layer 14 is etched using the photoresist 21 as a mask,
After leaving the electrode portions of the emitter and collector of the transistor and the electrode portion of the capacitor, the oxide film 11 is etched with hydrofluoric acid or the like.

次に、第2図(c)に示すように、ホトレジストを取
り除いた後、アルミニウムで電極18,19,20で形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (c), after removing the photoresist, electrodes 18, 19 and 20 are formed of aluminum.

この実施例では、コンデンサの誘電体膜が薄い酸化膜
15のみである為、単位面積当りの容量が大きくできる利
点がある。
In this embodiment, the dielectric film of the capacitor is a thin oxide film.
Since it is only 15, there is an advantage that the capacity per unit area can be increased.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、エミッタ形成に用い
た多結晶シリコン層をコンデンサの一方の電極として用
い、多結晶シリコン層上の酸化膜をコンデンサの誘電体
膜として用いるようにしたので、寄生容量を持たないコ
ンデンサを形成できる効果が有る。
As described above, according to the present invention, the polysilicon layer used for forming the emitter is used as one electrode of the capacitor, and the oxide film on the polysilicon layer is used as the dielectric film of the capacitor. There is an effect that a capacitor having no capacity can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)〜(h)は本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図、第2図
(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を説明するため
の工程順に示した半導体チップの断面図、第3図は従来
の半導体装置の一例の断面図である。 1……P型シリコン基板、2……N型埋込層、3……N
型エピタキシャル層、4……酸化膜、5……P型拡散
層、6……酸化膜、7……窒化ケイ素膜、8……酸化
膜、9……フィールド酸化膜、10……N型不純物層、11
……酸化膜、12……P型ベース領域、13……窒化ケイ素
膜、14……多結晶シリコン層、15……酸化膜、16……N
型エミッタ領域、17……窒化ケイ素、18,19,20……電
極。
1 (a) to 1 (h) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (c) are second views of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a conventional semiconductor device shown in the order of steps for explaining the embodiment. 1 ... P-type silicon substrate, 2 ... N-type buried layer, 3 ... N
Type epitaxial layer, 4 oxide film, 5 P-type diffusion layer, 6 oxide film, 7 silicon nitride film, 8 oxide film, 9 field oxide film, 10 N-type impurity Layer, 11
... oxide film, 12 ... P-type base region, 13 ... silicon nitride film, 14 ... polycrystalline silicon layer, 15 ... oxide film, 16 ... N
Mold emitter area, 17 silicon nitride, 18, 19, 20 electrodes.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型エピタキシャル層内に第2導電
型不純物層を形成する工程と、前記第1導電型エピタキ
シャル層上と前記第2導電型不純物層上に絶縁膜を形成
する工程と、前記絶縁膜をエッチングして前記第2導電
型不純物層上と前記第1導電型エピタキシャル層上にス
ルーホールを形成する工程と、前記絶縁膜上に多結晶シ
リコン層を堆積する工程と、前記多結晶シリコン層上に
絶縁膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン層にイオ
ン注入により第1導電型不純物を導入する工程と、アニ
ールを行ない前記第2導電型不純物層内と前記第1導電
型エピタキシャル層内に第1導電型不純物を形成すると
共に、前記多結晶シリコン層を第2導電型にする工程
と、前記多結晶シリコン層上の絶縁膜をコンデンサの誘
電体膜とする部分を残してエッチングする工程と、前記
多結晶シリコン層をエッチングして前記第1導電型不純
物層上の多結晶シリコン層と共に前記コンデンサの誘電
体膜である絶縁膜と引き出し部の多結晶シリコン層を残
してコンデンサ用第1の電極を形成する工程と、前記多
結晶シリコン層に金属配線を形成すると共に前記多結晶
シリコン層上にコンデンサ用第2の電極を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a second conductive type impurity layer in the first conductive type epitaxial layer; and a step of forming an insulating film on the first conductive type epitaxial layer and on the second conductive type impurity layer. Forming a through-hole on the second conductivity type impurity layer and the first conductivity type epitaxial layer by etching the insulating film; depositing a polycrystalline silicon layer on the insulating film; Forming an insulating film on the polycrystalline silicon layer, introducing a first conductive type impurity into the polycrystalline silicon layer by ion implantation, performing annealing in the second conductive type impurity layer and the first conductive type impurity layer; Forming a first conductivity type impurity in the first type epitaxial layer and setting the polycrystalline silicon layer to the second conductivity type; and forming a portion of the insulating film on the polycrystalline silicon layer to be a dielectric film of the capacitor. And etching the polycrystalline silicon layer to leave an insulating film which is a dielectric film of the capacitor and a polycrystalline silicon layer of a lead portion together with the polycrystalline silicon layer on the first conductivity type impurity layer. Forming a first electrode for a capacitor, and forming a metal wiring on the polycrystalline silicon layer and forming a second electrode for a capacitor on the polycrystalline silicon layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
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