JP2750168B2 - バイポーラトランジスタを複合したmisダイナミックメモリの製造方法 - Google Patents

バイポーラトランジスタを複合したmisダイナミックメモリの製造方法

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JP2750168B2 JP1224512A JP22451289A JP2750168B2 JP 2750168 B2 JP2750168 B2 JP 2750168B2 JP 1224512 A JP1224512 A JP 1224512A JP 22451289 A JP22451289 A JP 22451289A JP 2750168 B2 JP2750168 B2 JP 2750168B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバイポーラトランジスタを複合したMISダイ
ナミックランダムアクセスメモリの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種のバイポーラトランジスタを複合したMI
Sダイナミックメモリは、「アイ・イー・デー・エム(I
EDM)86,第802〜804頁」に開示されるものがある。第2
図はこのMISダイナミックメモリの断面図を示すもので
あり、以下、この図面を参照してバイポーラトランジス
タを複合したMISダイナミックメモリの製造方法を述べ
る。
先ず、P型基板101の所定領域上に、N+埋め込み層10
2及びP+埋め込み層103を夫々形成し、これらの上に、
エピタキシャル層104を成長させる。そして、このエピ
タキシャル層104内に、バイポーラトランジスタA1のコ
レクタ領域及びPMOSトランジスタB1の形成領域となる
Nウェル層105を形成すると共に、NMOSトランジスタC1
及びメモリセルD1の形成領域となるPウェル層106を形
成する。次に、N及びPウェル層105,106上に、バイポ
ーラトランジスタA1、PMOSトランジスタB1、NMOSトラ
ンジスタC1及びメモリセルD1等を分離するためのフィ
ールド酸化膜107を形成した後、メモリセルD1のキャパ
シタ108、P及びNMOSトランジスタB1,C1のゲート酸化
膜109及びゲート電極110を順次形成する。更に、バイポ
ーラトランジスタA1のコレクタ引き出し電極111及びベ
ース領域112を、コレクタ領域であるNウェル層105の所
定表面部に形成した後、NMOSトランジスタC1のソース
・ドレイン領域113を形成すると同時に、バイポーラト
ランジスタA1のエミッタ領域114を、ベース領域112の
所定表面部に形成する。続いて、PMOSトランジスタB1
のソース・ドレイン領域115を形成した後、全面に、絶
縁膜116を堆積し、コンタクトホール117を開孔した後、
金属配線118を形成して、バイポーラトランジスタを複
合したMISダイナミックメモリを完成していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
然し乍ら、従来のMISダイナミックメモリの製造方法
においては、バイポーラトランジスタA1を複合させる
ための特別の工程、即ち、コレクタ領域となるNウェル
層105形成のためにN+埋め込み層102及びエピタキシャ
ル層104を形成する工程やベース領域112を形成する工程
が必要となるため、プロセスが煩雑化し、歩留り低下や
製造コストが高くなるという問題点があった。
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、プロセスを
簡略化し、歩留りが向上できると共に、コスト低減がで
きるバイポーラトランジスタを複合したMISダイナミッ
クメモリの製造方法を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上述した目的を達成するため、第1導電型の
同一半導体基板上に、バイポーラトランジスタ、第1導
電型チャネルMIS FET、第2導電型チャネルMIS FET及び
1トランジスタ・1キャパシタ型ダイナミックランダム
アクセスメモリセルを有するバイポーラトランジスタを
複合したMISダイナミックメモリの製造方法において、
上記基板の所定表面部に、上記第1導電型チャネルMIS
FETの第2導電型のウェル層を形成すると同時に、上記
バイポーラトランジスタの第2導電型コレクタ領域を形
成する工程と、上記ウェル層を含む上記基板上に、上記
第1及び第2導電型チャネルMIS FETのゲート絶縁膜を
形成する工程と、上記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を
形成する工程と、上記ゲート電極と自己整合的に、上記
基板表面部に、上記第2導電型チャネルFETの低濃度の
第2導電型ソース・ドレイン拡散領域を形成する工程
と、上記ゲート電極と自己整合的に、上記ウェル層表面
部に、上記第1導電型チャネルMIS FETの低濃度の第1
導電型ソース・ドレイン拡散領域を形成すると同時に、
上記バイポーラトランジスタの第1導電型のベース領域
を形成する工程と、上記低濃度の第2導電型ソース・ド
レイン拡散領域の上記ゲート電極両側方に、高濃度の第
2導電型ソース・ドレイン拡散領域を形成すると同時
に、上記ベース領域表面部に、上記バイポーラトランジ
スタの第2導電型のエミッタ領域を形成する工程と、上
記低濃度の第1導電型ソース・ドレイン拡散領域の上記
ゲート電極両側方に、高濃度の第1導電型ソース・ドレ
イン拡散領域を形成する工程とを含むものである。
〔作用〕
本発明においては、バイポーラトランジスタのコレク
タ領域は、第1導電型チャネルMIS FETのウェル層と同
時に形成される他、上記バイポーラトランジスタのベー
ス領域は、第1導電型チャネルMIS FETの低濃度ソース
・ドレイン拡散領域と同時に形成されるので、工数が低
減され、プロセスが簡略化される。
〔実施例〕
本発明のバイポーラトランジスタを複合したMISダイ
ナミックメモリの製造方法に係わる一実施例を第1図に
基づいて説明する。尚、第1図は工程断面図を示す。
先ず、比抵抗10Ω−cm程度の(100)P型シリコン基
板1のNPNバイポーラトランジスタ形成予定領域A2及び
PMOSトランジスタ形成予定領域B2に、ドーズ量が1×1
013cm-2程度のリンをイオン注入した後、1150℃程度の
温度で数時間ドライブインを行ない、深さ約4μm程度
のNウェル層2a,2bを形成する。尚、この場合、Nウェ
ル層2aはバイポーラトランジスタのコレクタ領域とな
る。その後、選択酸化法により、基板1の非能動領域上
に、素子分離用のフィールド酸化膜3を500〜700nm厚形
成する。又、C2はNMOSトランジスタ形成予定領域であ
り、D2はメモリセル形成予定領域である(第1図
a)。
次に、基板1の能動領域上に、P及びNMOSトランジス
タのゲート酸化膜4を熱酸化により15nm厚程度被着形成
する。その後、基板1内にP及びNMOSトランジスタのし
きい値電圧を制御するためにボロンをイオン注入する。
続いて、減圧CVD法により、基板1上に300nm厚程度のポ
リシリコン層を堆積させた後、このポリシリコン層内
に、4×1020cm-3程度以上の高濃度のリンをドーピング
して、上記ポリシリコン層の導電性を与える。次いで、
ホトリソ・エッチング技術により、上記ポリシリコン層
をエッチングして、P及びNMOSトランジスタ並びにメモ
リセル形成予定領域B2,C2,D2のゲート酸化膜4上にゲ
ート電極5を夫々形成する。そして、バイポーラトラン
ジスタ形成予定領域A2及びPMOSトランジスタ形成予定
領域B2上をレジスト201で被った後、リンを2×1013cm
-2程度のドーズ量でイオン注入し、NMOSトランジスタ形
成予定領域C2表面部のゲート電極5の両側方にH-層6
を形成する(第1図b)。
その後、上記レジスト201を除去した後、NMOSトラン
ジスタ及びメモリセル形成予定領域C2,D2及びバイポー
ラトランジスタ形成予定領域A2のコレクタ電極引き出
し部をレジスト202で被い、ボロンを5×1013〜2×10
14cm-2のドーズ量でイオン注入し、バイポーラトランジ
スタ形成予定領域A2のNウェル層2a表面部に、バイポ
ーラトランジスタのベース領域7a及びPMOSトランジスタ
形成予定領域B2のNウェル層2b表面部のゲート電極5
両側方に、PMOSトランジスタのP-層7bを同時に形成す
る。尚、この場合のボロンのドーズ量は、バイポーラト
ランジスタの電流増幅率やコレクタ−エミッタ間耐圧及
びPMOSトランジスタのドレイン近傍の電界緩和効果等の
重要な特性を支配するので、素子設計により最適化しな
ければならない(第1図c)。
続いて、上記レジスト202を除去した後、基板1上
に、CVD酸化膜を堆積し、このCVD酸化膜を異方性の強い
ドライエッチング装置を用い、全面エッチバックし、ゲ
ート電極5の側壁に0.2μm幅のサイドウォール8を形
成する。このとき、サイドウォール8の幅は、主に、NM
OSトランジスタのN-層6の長さ及びPMOSトランジスタ
のP-層7bの長さに基づいて決定される。即ち、サイド
ウォール8幅は、N-層6及びP-層7bの不純物ドーズ
量、P及びNMOSトランジスタのホットキャリア発生量の
抑制並びにN-層6及びP-層7bの寄生抵抗によるドレイ
ン電流の減少効果等に鑑み、最適化されなければならな
い。次に、PMOSトランジスタ形成予定領域B2と、バイ
ポーラトランジスタ形成予定領域A2のバイポーラトラ
ンジスタのエミッタ及びコレクタ電極引き出し部を除く
部分とを、レジスト203で被い、砒素を3×1015〜8×1
015cm-2程度のドーズ量でイオン注入し、バイポーラト
ランジスタ形成予定領域A2のベース領域7a表面部に、
バイポーラトランジスタのエミッタ領域9aを形成し、N
ウェル層2a表面部に、コレクタ電極引き出し部9cを形成
する。これと同時に、NMOSトランジスタ及びメモリセル
形成予定領域C2,D2のN-層6のサイドウォール8両側
方に、NMOSトランジスタのN+拡散層のソース・ドレイ
ン領域9bを形成する(第1図d)。
更に、上記レジスト203を除去した後、NMOSトランジ
スタ及びメモリセル形成予定領域C2,D2と、バイポーラ
トランジスタ形成予定領域A2のベース電極引き出し部
を除く部分とをレジスト204で被い、B+又はBF2 +を4×
1015〜1×1016cm-2程度のドーズ量でイオン注入し、PM
OSトランジスタ形成予定領域B2のP-層7bのサイドウォ
ール8両側方に、P+拡散層のソース・ドレイン領域10b
を形成すると同時に、バイポーラトランジスタ形成予定
領域A2のベース領域7a表面部に、ベース電極引き出し
部10aを形成する(第1図e)。
次いで、上記レジスト204を除去した後、基板1上
に、層間絶縁のためのCVD酸化膜11を200〜400nm堆積す
る。その後、メモリセル形成予定領域D2の一部にメモ
リセルのキャパシタを形成する目的で、上記CVD酸化膜1
1に、後述するストレージノード電極とスイッチングト
ランジスタの拡散層(ソース・ドレイン領域)9bとを接
続するためのコンタクトホール12bを開孔する。又、こ
のとき同時に、バイポーラトランジスタのエミッタ領域
9a上にもコンタクトホール12aを開孔する。次いで、減
圧CVD法により、基板1上に、ポリシリコン層を100〜20
0nm堆積させた後、砒素を8×1015cm-2程度のドーズ量
でイオン注入し、上記ポリシリコン層に導電性を与え
る。しかる後、ホトリソ・エッチング技術により、上記
ポリシリコン層をエッチングして、コンタクトホール12
b上にストレージノード電極13bを形成する。このとき、
バイポーラトランジスタのエミッタ領域9a上にも、この
エミッタ領域9aと他の部分とを接続するためにポリシリ
コン層13aを残し、浅いエミッタ接合を形成する。その
後、減圧CVD法により、上記ストレージノード電極13b上
に、窒化シリコン膜を8〜10nm堆積し、キャパシタの誘
電体薄膜14を形成する。更に、この誘電体薄膜14上に、
窒化シリコン膜のリーク電流を減少させる目的で、900
℃程度のウェット酸素雰囲気中において、図示略す1〜
2nm厚の酸化膜を被着する。その後、減圧CVD法により、
基板1上に、ポリシリコン層を100〜200nm厚堆積した
後、これをホトリソ・エッチング技術によりエッチング
し、上記誘電体薄膜14上に、セルプレート電極15を形成
する(第1図f)。
その後、CVD法により、基板1上に、層間分離用のBPS
G膜16を堆積し、これを900℃以下の温度でリフローさ
せ、平坦化を行なう。しかる後、このBPSG膜16にスイッ
チングトランジスタの拡散層(ソース・ドレイン領域)
9bとビット線18との接続をとるためのコンタクトホール
17を開孔する。上記ビット線18は、減圧CVDにより堆積
され、リンを高濃度に含むポリシリコン層をホトリソ・
エッチング技術によりエッチングし、BPSG膜16及びコン
タクトホール17上に形成される(第1図g)。
更に、基板1上に、層間絶縁膜としてのBPSG膜19を堆
積した後、このBPSG膜19の所定部分にコンタクトホール
20を開孔する。そして、スパッタ法により、基板1上
に、例えば、Al-Si-Cu合金材を被着した後、これをホト
リソ・エッチング技術により、エッチングし、上記BPSG
膜19のコンタクトホール20上に、配線層21を形成する。
尚、この場合、コンタクトホール20のアスペクト比が大
きくAl-Si-Cu合金材がコンタクトホール20内に入り難い
場合は、コンタクトホール20内に、予めタングステン等
の導体を埋め込んでおいても良い。又、金属の多層配線
が必要であれば絶縁膜の堆積、スルーホールの開孔及び
配線形成等を順次行なえば良い。(第1図h)。
而して、最後に、上記配線層21上に、図示略す保護用
パッシベーション膜を被着し、バイポーラトランジスタ
を複合したMISダイナミックメモリが完成する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、バイポーラトラ
ンジスタのコレクタ領域を第1導電型チャネルMIS FET
のウェル層と同時に形成し、ベース領域を第1導電型チ
ャネルMIS FETのソース・ドレイン拡散領域と同時に形
成するので、プロセスが簡易化され、従って、製品歩留
りが向上でき、コスト低減ができる等の効果により上述
した課題を解決し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明バイポーラトランジスタを複合したMIS
ダイナミックメモリの製造方法に係わる工程断面図であ
り、第2図は従来バイポーラトランジスタを複合したMI
Sダイナミックメモリの断面図である。 1……P型シリコン基板、2a,2b……Nウェル層、4…
…ゲート酸化膜、5……ゲート電極、6……N-層、7a
……ベース領域、7b……P-層、9a……エミッタ領域、9
b……ソース・ドレイン領域、9c……コレクタ電極引き
出し部、10a……ベース電極引き出し部、10b……ソース
・ドレイン領域、11……CVD酸化膜、13a……ポリシリコ
ン層、13b……ストレージノード電極、14……誘電体薄
膜、15……セルプレート電極、21……配線層、A2……N
PNバイポーラTr形成予定領域、B2……PMOS Tr形成予定
領域、C2−NMOS Tr形成予定領域、D2……メモリセル
形成予定領域。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型の同一半導体基板上に、バイポ
    ーラトランジスタ、第1導電型チャネルMIS FET、第2
    導電型チャネルMIS FET及び1トランジスタ・1キャパ
    シタ型ダイナミックランダムアクセスメモリセルを有す
    るバイポーラトランジスタを複合したMISダイナミック
    メモリの製造方法において、 上記基板の所定表面部に、上記第1導電型チャネルMIS
    FETの第2導電型のウェル層を形成すると同時に、上記
    バイポーラトランジスタの第2導電型コレクタ領域を形
    成する工程と、 上記ウェル層を含む上記基板上に、上記第1及び第2導
    電型チャネルMIS FETのゲート絶縁膜を形成する工程
    と、 上記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程と、 上記ゲート電極と自己整合的に、上記基板表面部に、上
    記第2導電型チャネルFETの低濃度の第2導電型ソース
    ・ドレイン拡散領域を形成する工程と、 上記ゲート電極と自己整合的に、上記ウェル層表面部
    に、上記第1導電型チャネルMIS FETの低濃度の第1導
    電型ソース・ドレイン拡散領域を形成すると同時に、上
    記バイポーラトランジスタの第1導電型のベース領域を
    形成する工程と、 上記低濃度の第2導電型ソース・ドレイン拡散領域の上
    記ゲート電極両側方に、高濃度の第2導電型ソース・ド
    レイン拡散領域を形成すると同時に、上記ベース領域表
    面部に、上記バイポーラトランジスタの第2導電型のエ
    ミッタ領域を形成する工程と、 上記低濃度の第1導電型ソース・ドレイン拡散領域の上
    記ゲート電極両側方に、高濃度の第1導電型ソース・ド
    レイン拡散領域を形成する工程とを含むことを特徴とす
    るバイポーラトランジスタを複合したMISダイナミック
    メモリの製造方法。
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