JP2759624B2 - 半導体素子の構造及びその製造方法 - Google Patents
半導体素子の構造及びその製造方法Info
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Description
造方法に係り、特に高集積化に適したBi−CMOSの
構造及び製造方法に関する。
ング素子としてよく知られており、特に出力バッファに
多く用いられている。前記Bi−CMOSの回路的な構
成は、図1に示すように、N型MOSとPNPトランジ
スタで構成されている。即ち、NMOS Q1のゲート
Gを介して信号が入力されるようにし、NMOS Q1
のドレーンDをPNPトランジスタQ2のベースBに連
結し、PNPトランジスタQ2のエミッタEには静電圧
を供給し、NMOS Q1のソースSとPNPトランジ
スタQ2のコレクタCを連結して共通に接地する。従っ
て、PNPトランジスタQ2のエミッタEを通して信号
が出力される。
Sの構造及びその製造方法を図面を参照して説明する
と、次の通りである。図2は従来のBi−CMOSの構
造断面図であり、図3は従来のBi−CMOSの工程断
面図である。
に、N型シリコン基板1に互いに隔離されるように2個
のP型井戸3、4が形成され、前記P型井戸3、4の間
とその他の基板上にはフイールド酸化膜2が形成され
る。一方のP型井戸3上にはNMOSのゲート電極6が
形成され、ゲート電極6の両側のP型井戸3には不純物
領域が形成されてNMOSのソース/ドレーン領域が形
成される。そして、他方のP型井戸4にはベース領域B
であるN型不純物領域が形成され、前記N型不純物領域
内にエミッタE不純物領域であるP型不純物領域が形成
されて、P型井戸をコレクタ領域とするPNPトランジ
スタが形成される。
の製造方法を説明すると、次の通りである。図3(a)
のように、N型シリコン基板1にフイールド酸化膜2を
形成してNMOSとPNPトランジスタの形成領域を画
定し、前記NMOSとPNPトランジスタの形成領域に
P型不純物のイオン注入及び拡散工程によりP型井戸
3、4を形成する。
ト酸化膜5を成長させ、ポリシリコンを堆積してホトエ
ッチ工程によりゲート6を形成し、ゲート6の両側のP
型井戸3内に高濃度のN型(N+) イオン注入によりソ
ース/ドレーン領域を形成するとともに、PNPトラン
ジスタのP型井戸4内の所定の領域に高濃度のN型(N
+) イオンを注入してベースB領域を形成する。
ソース領域の一方の側に高濃度のP型(P+) イオンを
注入するとともに、PNPトランジスタ領域n及びP型
井戸4領域に高濃度のP型(P+) イオンを注入してエ
ミッタE領域及びコレクタC領域を形成する。
SはNMOSのドレーンとPNPトランジスタのベース
を連結し、NMOSのゲート電極を入力端とし、PNP
トランジスタのエミッタを出力端とすると、図1のよう
な回路が構成される。従って、ゲート電極に印加される
信号に基づいてスイッチング動作を行うことになる。
i−CMOSには、次のような問題点がある。即ち、N
MOSのソース、ドレーン、ゲートとトランジスタのエ
ミッタ、コレクタ、ベースの各端子毎にコンタクト電極
が形成して外部で連結するので、チップのレイアウトの
面積が大きくなって集積度が低下する。
ので、チップサイズを小さくして集積化されたBi−C
MOSを提供することを目的とする。
の本発明の半導体素子の構造は、NMOSのドレーン領
域とPNPトランジスタのベース領域が半導体基板内で
互いに連結されるように構成し、本発明の半導体素子の
製造方法は、第1導電型半導体基板にフイールド酸化膜
を成長して活性領域とフイールド領域を限定し、活性領
域に第2導電型井戸を形成する工程と、前記井戸内部の
MOSが形成される領域に高濃度の第1導電型不純物領
域を、トランジスタが形成される領域に前記高濃度の第
1導電型不純物領域に連結されるように低濃度の第1導
電型不純物領域を形成する工程と、前記高濃度の第1導
電型不純物領域の一方の側と、前記低濃度の第1導電型
不純物領域の一部及び井戸領域にわたって高濃度の第2
導電型不純物領域を形成する工程と、前記高濃度の第1
導電型不純物領域の中央部位に第1トレンチ、前記低濃
度の第1導電型不純物領域と井戸との境界部分に第2ト
レンチを前記高濃度のN型不純物領域が除去される深さ
に形成する工程と、前記低濃度の第1導電型不純物領域
と高濃度の第2導電型不純物領域との境界部分に第3ト
レンチを形成する工程と、MOS形成領域にゲート絶縁
膜を形成し、トランジスタ形成領域には前記第2、第3
トレンチが詰められるように絶縁膜を形成する工程と、
前記第1トレンチにゲート電極を形成する工程と、を含
んでなることを特徴とする。
明すると、以下の通りである。図4は本発明の一実施例
のBi−CMOSの構造断面図であり、図5は本発明の
一実施例のBi−CMOSの工程断面図である。
ようにN型シリコン基板11にフイールド酸化膜12が
形成されて活性領域とフイールド領域が画定され、N型
シリコン基板11の活性領域にP型井戸13が形成され
る。前記P型井戸13内のNMOS形成領域にトレンチ
を形成して、そのトレンチの内壁にゲート電極Gを形成
する。ゲート電極Gが形成されたトレンチの両側には高
濃度のN型不純物領域15であるソース/ドレーン領域
を形成する。
領域のドレーン領域に連結して、前記P型井戸13の内
部に低濃度のN型不純物領域17であるベース領域を形
成する。このベース領域内の所定の部位に高濃度のP型
不純物領域20であるエミッタ領域が形成され、酸化膜
24を挟んで前記エミッタ領域の反対の側のP型井戸1
3上に高濃度のP型不純物領域20であるコレクタ領域
が形成される。ここで、エミッタ領域、ベース領域、コ
レクタ領域のそれぞれの間はトレンチ構造の酸化膜で隔
離されている。
の製造方法は、次の通りである。図5(a)のように、
N型シリコン基板11にフイールド酸化膜12を形成し
て活性領域とフイールド領域を区分し、活性領域にP型
不純物をイオン注入し、ドライブインを施してP型井戸
13を形成する。
14を堆積して露光及び現像して、NMOSのソース/
ドレーン領域Aを画定した後、P型井戸13のNMOS
トランジスタのソース/ドレーン形成領域Aに高濃度の
N型(N+) イオンを注入して高濃度のN型不純物領域
15を形成する。
去した後、再び全面に感光膜16を堆積し露光及び現像
してPNPトランジスタのベース及びエミッタ領域Bを
画定し、その後、ベース形成領域Bに低濃度のN型(N
-) イオンを注入して低濃度のN型不純物領域17を形
成し、感光膜16を除去する。この際、NMOSのソー
ス/ドレーン形成領域AとPNPトランジスタのベース
及びエミッタ形成領域Bは互いに連結されるようにす
る。
膜18を堆積し、前記NMOSのソース/ドレーン形成
領域Aの一方の側の端部と、前記PNPトランジスタの
ベース及びエミッタ形成領域BのNMOS領域側と反対
側の一部と、P型井戸13領域の一部、すなわち前記P
NPトランジスタのベース及びエミッタ形成領域B側の
一部とが露出するように露光及び現像工程を行う。そし
て、露出した部位に高濃度のP型イオンを注入して高濃
度のP型不純物領域19、20を形成した後、感光膜1
8を除去する。
膜21を堆積し、前記NMOSのソース、ドレーン形成
領域Aの中央部分と前記PNPトランジスタのベース及
びエミッタ形成領域Bの境界部分が露出するように感光
膜21をパターニングする。この際、前記PNPトラン
ジスタのベース及びエミッタ形成領域Bの境界部分にお
けるパターンの幅Wより少なくとも2倍程度広く前記N
MOSのソース/ドレーン形成領域Aの中央部位におけ
るパターンの幅2Wを形成する。そして、前記感光膜2
1をマスクに用いて前記NMOSのソース/ドレーン形
成領域Aの高濃度のN型不純物領域が除去されるように
基板のエッチングしてトレンチを形成した後、感光膜2
1を除去する。これによって、NMOSのソース領域と
ドレーン領域が分離され、PNPトランジスタのエミッ
タとコレクタ領域が区分される。
膜22を堆積し、前記PNPトランジスタのベース及び
エミッタ形成領域Bのうち、ベース領域とエミッタ領域
の間が露出するようにパターニングし、露出した領域を
所定の深さにエッチングしてトレンチを形成した後、感
光膜22を除去する。この際のパターンの幅は、前記P
NPトランジスタのベース及びエミッタ形成領域Bの境
界部分におけるパターンの幅Wと同一にし、トレンチの
深さはより低く形成する。
はゲート絶縁膜23を形成し、PNPトランジスタの形
成領域には前記トレンチが詰められるように厚い絶縁膜
24を形成する。
ン/ベース領域、エミッタ及びコレクタ領域に各電極を
形成するためのコンタクトホールを形成する。
リシリコンを形成しパターニングして、ソース電極S、
ゲート電極G、ドレーン/ベース電極D/B、エミッタ
電極E、コレクタ電極Cを形成する。前記のように形成
された本発明のBi−CMOSの動作は、従来と同様な
ので省略する。
子の構造及び製造方法には、次のような効果がある。即
ち、トレンチ構造でゲート電極を形成し、NMOSのド
レーンとPNPトランジスタのベースを半導体基板内で
連結した構造をもっているために、集積化されてチップ
サイズが減少し、且つスイッチング動作を高速で行うこ
とができる。
る。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
P型井戸、14、16、18、21、22…感光膜、1
5…高濃度N型不純物領域、17…低濃度N型不純物領
域、19、20…高濃度P型不純物領域、23…ゲート
絶縁膜、24…絶縁膜、G…ゲート電極、S…ソース電
極、D/B…ドレーン/ベース電極、E…エミッタ電
極、C…コレクタ電極。
Claims (4)
- 【請求項1】 MNOSのドレーン領域とPNPトラン
ジスタのベース領域が半導体基板内で相互に連結されて
いる半導体素子であって、第1導電型半導体基板と 、NMOS領域およびPNPトランジスタ領域となる活性
領域を区分するフイールド領域の前記基板上に形成され
るフイールド酸化膜と 、前記第1導電型半導体基板の活性領域に形成される第2
導電型井戸と 、前記第2導電型井戸内の前記NMOS領域に形成された
第1トレンチ内に形成されるゲート電極と 、前記ゲート電極の両側に形成される高濃度の第1導電型
ソース/ドレーン領域と 、前記NMOSのドレーン領域に対して前記ゲート電極側
とは反対側で連結された部分を有している、低濃度で第
1導電型の、PNPトランジスタのベース領域と 、前記PNPトランジスタ領域において、第2トレンチ内
に形成される絶縁膜でもって前記ベース領域から隔離さ
れて形成されるコレクタ領域と 、前記ベース領域内に形成される高濃度で第2導電型のエ
ミッタ領域にして、前記ドレーン領域に対して連結され
た前記ベースの前記部分から、第3トレンチ内に形成さ
れる絶縁膜でもって隔離されて形成されるエミッタ領域
とを有することを特徴とする半導体素子の構造 。 - 【請求項2】 前記第1トレンチは、前記第2トレンチ
および前記第3トレンチの幅の2倍以上広く形成される
ことを特徴とする請求項1記載の半導体素子の構造。 - 【請求項3】 MOSとトランジスタで構成されるBi
−CMOSの製造方法において、第1導電型半導体基板にフイールド酸化膜を成長させて
活性領域とフイールド領域を画定し、活性領域に第2導
電型の井戸領域を形成する工程と 、前記井戸領域のMOS形成用領域には高濃度の第1導電
型不純物領域を形成し、前記高濃度の第1導電型不純物
領域に連結された部分を有していて前記MOS 形成用領
域およびトランジスタ形成用領域にまたがっている低濃
度の第1導電型不純物領域を形成する工程と 、前記高濃度の第1導電型不純物領域における前記トラン
ジスタ形成用領域とは反対側の部分と、前記低濃度の第
1導電型不純物領域における前記MOS形成用領域とは
反対側の部分およびこれに連なっている前記井戸領域中
の部分にわたって高濃度の第2導電型不純物領域を形成
する工程と 、前記高濃度の第1導電型不純物領域の中央部位には第1
トレンチを、前記トランジスタ形成用領域中における前
記低濃度の第1導電型不純物領域の境界部分には第2ト
レンチを、それぞれ、前記高濃度の第1導電型不純物領
域の深さを越える深さでもって形成する工程と 、前記低濃度の第1導電型不純物領域の中央部位にして前
記高濃度の第2導電型不純物領域と接している位置に第
3トレンチを形成する工程と 、MOS形成用領域にはゲート絶縁膜を形成するととも
に、トランジスタ形成領域には前記第2トレンチおよび
前記第3トレンチを十分に埋めるようにして絶縁膜を形
成する工程と 、前記第1トレンチにゲート電極を形成する工程と、 を含んでなることを特徴とする半導体素子の製造方法 。 - 【請求項4】 第1トレンチの幅は、第2、第3トレン
チの幅に比べて2倍以上広くなるように形成することを
特徴とする請求項3記載の半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7116654A JP2759624B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 半導体素子の構造及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7116654A JP2759624B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 半導体素子の構造及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08288413A JPH08288413A (ja) | 1996-11-01 |
JP2759624B2 true JP2759624B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=14692590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7116654A Expired - Fee Related JP2759624B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 半導体素子の構造及びその製造方法 |
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JP (1) | JP2759624B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2505102B1 (fr) * | 1981-04-29 | 1986-01-24 | Radiotechnique Compelec | Amplificateur de type darlington forme d'un transistor a effet de champ et d'un transistor bipolaire, et sa realisation en structure semi-conductrice integree |
JPS63293938A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Seiko Epson Corp | 半導体集積回路装置 |
JPS6447064A (en) * | 1987-08-18 | 1989-02-21 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device |
KR920008922A (ko) * | 1990-10-29 | 1992-05-28 | 김광호 | 일체형 바이 시모스 회로 |
-
1995
- 1995-04-19 JP JP7116654A patent/JP2759624B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08288413A (ja) | 1996-11-01 |
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