JP2806753B2 - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JP2806753B2
JP2806753B2 JP5221569A JP22156993A JP2806753B2 JP 2806753 B2 JP2806753 B2 JP 2806753B2 JP 5221569 A JP5221569 A JP 5221569A JP 22156993 A JP22156993 A JP 22156993A JP 2806753 B2 JP2806753 B2 JP 2806753B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
方法に関し、特に相補型電界効果トランジスタとバイポ
ーラトランジスタを同一基板上に形成するBi−CMO
S集積回路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路における、相補型
電界効果トランジスタの製造方法の一例が特開昭64−
7553号公報に記載されている。
【0003】図3(a),(b)は従来の半導体集積回
路の製造方法の第1の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。
【0004】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板21にp型ウェル22とn型ウェル23を形成し、
さらにフィールド酸化膜24を形成して素子形成領域を
区画し、その素子形成領域の表面にゲート酸化膜(図示
せず)を介してゲート電極25を形成する。次に、全面
に酸化シリコン膜26を堆積してp型ウェル22上の酸
化シリコン膜26を選択的に除去した後ゲート電極25
をマスクとして低濃度のリンイオンを浅くイオン注入す
る。次に、全面に酸化シリコン膜を堆積して異方性エッ
チング法で全面をエッチバックして側壁スペーサ27a
を形成し、n型ウェル23上に酸化シリコン膜26を残
した状態で、側壁スペーサ27aをマスクとしてヒ素イ
オンをイオン注入しn+ 型拡散層28を形成し、LDD
構造のNMOSトランジスタを形成する。
【0005】次に、図3(b)に示すように、全面にフ
ォトレジスト膜29を塗布してパターニングし、n型ウ
ェル23上に開口部を形成した後、フォトレジスト膜2
9をマスクとして露出した酸化シリコン膜26を異方性
エッチングしてゲート電極25の側面に側壁スペーサ2
7bを形成し、フォトレジスト膜29およびゲート電極
25,側壁スペーサ27bをマスクにしてホウ素イオン
注入し、p+ 型拡散層30を形成する。
【0006】このように、フォトレジスト膜のパターニ
ング工程が2回で、LDD構造のNMOSトランジスタ
とPMOSトランジスタの拡散層を形成する。
【0007】一方、Bi−CMOS集積回路において
は、側壁スペーサを形成するためのエッチバックでバイ
ポーラトランジスタのベース表面にダメージを与えない
ように保護する必要があり、その一例が特開平3−16
5060号公報に記載されている。
【0008】図4は従来の半導体集積回路の製造方法の
第2の例を説明するための半導体チップの断面図であ
る。
【0009】図4に示すように、p型シリコン基板31
の上にn+ 型埋込層41,43及びp+ 型埋込層42を
形成し、これらの埋込層を含む表面にn- 型エピタキシ
ャル層44を形成する。次に、n- 型エピタキシャル層
44の表面からn+ 型埋込層43に達するn型ウェル3
3と、p+ 型埋込層42に達するp型ウェル32を形成
し、表面にフィールド酸化膜34を形成して素子形成領
域を区画した後バイポーラトランジスタのベース形成領
域上に保護膜として酸化シリコン膜40と多結晶シリコ
ン膜39の積層膜を形成する。次に、p型ウェル32お
よびn型ウェル33の表面にそれぞれにゲート酸化膜
(図示せず)を介してゲート電極35を形成し、低濃度
で浅いn型拡散層45とp型拡散層46を形成する。次
に、CVD法で酸化シリコン膜を全面に堆積した後、異
方性プラズマエッチでエッチバックし、ゲート電極35
の側面に側壁スペーサ37を形成する。このときバイポ
ーラトランジスタのベース形成領域は、多結晶シリコン
膜39により保護されているため、プラズマエッチング
によるダメージを防止できる。
【0010】以後それぞれのウェル内に側壁スペーサ3
7をマスクとしてn+ 型拡散層およびp+ 型拡散層を形
成してLDD構造を有するCMOSトランジスタをバイ
ポーラトランジスタと同一基板上に形成することができ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体集積
回路の製造方法は、第1の例ではNMOSトランジスタ
領域の拡散層を形成するために酸化シリコン膜26及び
27をそれぞれ2回エッチングするため、フィールド酸
化膜24の膜減りが大きく、イオン注入等のマスクとし
て使用できない上、寄生MOS効果の増大の恐れがあ
る。また、1回目の酸化膜エッチングでは側壁スペーサ
を形成させないため等方性エッチを行なうが、ゲート電
極下のゲート酸化膜のエッチングによるスレッシュホー
ルド電圧のばらつきや相互コンダクタンスの低下等を招
くという問題があった。
【0012】また、第2の例では、バイポーラトランジ
スタのベース領域を専用に保護するために専用のフォト
リソグラフィー工程の追加が必要であり、製造工程が長
くなると共に、バイポーラトランジスタの保護膜とし
て、CMOS技術で用いられた酸化膜を残す方法を用い
たとしても、側壁スペーサ形成時のエッチバックのばら
つきによる酸化膜の残膜のばらつきを生じ、その後のエ
ミッタ形成用開口部を形成する際にエミッタ部をオーバ
ーエッチしてhFEの不安定性、エミッタ−コレクタ間耐
圧の低下を招くという問題があった。
【0013】 本発明の半導体集積回路の製造方法は、
はバイポーラトランジスタとLDD構造のMOSトラン
ジスタとを同一チップ上に形成する半導体集積回路の製
造方法において、前記MOSトランジスタのゲート電極
を形成した後前記MOSトランジスタの低濃度ソース・
ドレイン不純物領域を形成するためのイオン注入工程
と、前記MOSトランジスタ部をフォトレジストで覆い
前記バイポーラトランジスタのベースとなる領域を形成
するためにイオン注入を行う工程と、その後全面に絶縁
膜を堆積した後前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を塗布
して前記MOSトランジスタ上のみ前記フォトレジスト
を除去する工程と、残された前記フォトレジストをマス
クにして前記MOSトランジスタ上の前記絶縁膜を異方
性エッチングして前記MOSトランジスタの前記ゲート
電極の側壁に側壁スペーサを形成する工程と、前記MO
Sトランジスタの高濃度ソース・ドレイン不純物領域を
形成するために前記フォトレジスト膜、前記電極および
前記側壁スペーサをマスクとしてイオン注入を行う工程
と、前記フォトレジストを全て除去した後前記バイポー
ラトランジスタの前記ベース領域に設けるエミッタ電極
形成領域のみ前記絶縁膜を開口する工程と、前記開口部
にエミッタ電極を形成する工程とを有する。
【0014】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0015】図1(a)〜(c)および図2(a),
(b)は本発明の一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。
【0016】まず、図1(a)に示すように、p型シリ
コン基板1にn+ 型埋め込み層2及びp+ 型埋め込み層
3を選択的にそれぞれ形成し、その上にn- 型エピタキ
シャル層6を成長させる。次に、n- 型エピタキシャル
層6のPMOSトランジスタ形成領域にはn型ウェル4
を、NMOSトランジスタ形成領域にはp型ウェル5を
形成する。またp型ウェル5はバイポーラトランジスタ
の絶縁分離層としても形成する。次に、所望の領域にフ
ィールド酸化膜7を形成して素子形成領域を区画し、n
型ウェル4とp型ウェル5のそれぞれの上にゲート酸化
膜(図示せず)を介してゲート電極9を形成し、ゲート
電極9に整合してLDD用のp型拡散層10又はn型拡
散層11をそれぞれゲート電極とフォトレジスト膜をマ
スクにしてイオン注入で形成する。また、p型ベース領
域8も、フォトレジスト膜でMOSトランジスタ部を覆
いイオン注入で形成する。
【0017】次に、図1(b)に示すように、全面に、
CVD法で酸化シリコン膜12を100〜300nmの
厚さに堆積する。
【0018】次に、図1(c)に示すように、酸化シリ
コン膜12の上にフォトレジスト膜13aを塗布してパ
ターニングし、このフォトレジスト膜13aをマスクと
してPMOSトランジスタ形成領域の酸化シリコン膜1
2をプラズマエッチングにより異方性エッチングしゲー
ト電極9の側面に側壁スペーサ15aを形成する。次
に、同じフォトレジスト膜13aを用い側壁スペーサ1
5aをマスクとしてホウ素イオンをイオン注入し、ソー
ス・ドレイン領域のp+ 型拡散層14を形成する。
【0019】次に、図2(a)に示すように、フォトレ
ジスト膜13aを除去した後、全面にフォトレジスト膜
13bを塗布してパターニングし、フォトレジスト膜1
3bをマスクとしてNMOSトランジスタ形成領域の酸
化シリコン膜12を異方性エッチングしてゲート電極9
の側面に側壁スペーサ15bを形成する。次に、同じフ
ォトレジスト膜13bを用い側壁スペーサ15bをマス
クとしてリンイオンをイオン注入しソース・ドレイン領
域のn+ 型拡散層16を形成する。
【0020】ここで、PMOSトランジスタおよびNM
OSトランジスタを形成する際のバイポーラトランジス
タのベース領域上はマスクされており、エッチバックに
よるダメージは一切与えないようになっている。
【0021】次に、図2(b)に示すように、フォトレ
ジスト膜13bを除去した後、全面に保護膜として酸化
シリコン膜17を堆積し、ベース領域内の酸化シリコン
膜17,12に開口部を設け、開口部を含む表面に多結
晶シリコン膜を堆積してヒ素イオンをイオン注入してパ
ターニングし、エミッタ電極18を形成する。次に、熱
処理によりエミッタ電極18より不純物をベース領域8
内に拡散させ、n+ 型エミッタ領域19を形成する。
【0022】なお、PMOSを形成する工程でバイポー
ラトランジスタのグラフトベース形成領域上のフォトレ
ジスト膜13aを選択的に開口してp+ 型拡散層を形成
しても良い。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、CMOS
トランジスタ形成領域およびバイポーラトランジスタ形
成領域を含む表面に絶縁膜を堆積してNMOSトランジ
スタ形成領域とPMOSトランジスタ形成領域の絶縁膜
をそれぞれ独立にエッチバックし、それぞれのゲート電
極の側面に側壁スペーサを形成してLDD構造のCMO
Sトランジスタを形成することにより、バイポーラトラ
ンジスタのベース領域を被覆する絶縁膜でエッチバック
から保護することができ、hFEのリニアリティの良いバ
イポーラトランジスタを形成することができる。
【0024】また、MOSトランジスタにおけるスレッ
シュホールド電圧の安定性やフィールド酸化膜厚の減少
に起因する寄生MOS効果を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するため工程順に示し
た半導体チップの断面図。
【図2】本発明の一実施例を説明するため工程順に示し
た半導体チップの断面図。
【図3】従来の半導体集積回路の製造方法の第1の例を
説明するための工程順に示した半導体チップの断面図。
【図4】従来の半導体集積回路の製造方法の第2の例を
説明するための半導体チップの断面図。
【符号の説明】
1,31 p型シリコン基板 2,41,43 n+ 型埋込層 3,42 p+ 型埋込層 4,23,33 n型ウェル 5,22,32 p型ウェル 6,44 n- 型エピタキシャル層 7,24,34 フィールド酸化膜 8 p型ベース領域 9,25,35 ゲート電極 10,46 p型拡散層 11,45 n型拡散層 12,17,26,40 酸化シリコン膜 13a,13b,29 フォトレジスト膜 14,30 p+ 型拡散層 15a,15b,27a,27b,37 側壁スペー
サ 16,28 n+ 型拡散層 18 エミッタ電極 19 n+ 型エミッタ領域 21 シリコン基板 39 多結晶シリコン膜

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バイポーラトランジスタ、LDD構造の
    導電型の第1のMOSトランジスタおよび第二導電型の
    第2のMOSトランジスタとを同一チップ上に形成する
    半導体集積回路の製造方法において、前記第1のMOS
    トランジスタのゲート電極を形成した後前記第1のMO
    Sトランジスタの低濃度ソース・ドレイン不純物領域を
    形成するための第1のイオン注入工程と、前記第2のM
    OSトランジスタのゲート電極を形成したのち前記第2
    のMOSトランジスタの低濃度ソース・ドレイン不純物
    領域を形成するための第2のイオン注入工程と、前記第
    1および第2のMOSトランジスタ第1のフォトレジ
    スト膜で覆い前記バイポーラトランジスタのベースとな
    る領域を形成するためにイオン注入を行う工程と、前記
    第1のフォトレジスト膜を除去した後全面に絶縁膜を
    積する工程と、前記絶縁膜上に第2のフォトレジスト膜
    を塗布して前記第1のMOSトランジスタ上のみ選択的
    に前記第2のフォトレジスト膜を除去する工程と、残さ
    れた前記第2のフォトレジスト膜をマスクにして前記第
    1のMOSトランジスタ上の前記絶縁膜を異方性エッチ
    ングして前記第1のMOSトランジスタの前記ゲート電
    極の側壁に側壁スペーサを形成する工程と、前記第1の
    MOSトランジスタの高濃度ソース・ドレイン不純物領
    域を形成するために前記第2のフォトレジスト膜、前記
    電極および前記側壁スペーサをマスクとしてイオン注入
    を行う工程と、前記第2のフォトレジスト膜を全て除去
    した後に第3のフォトレジスト膜を前記絶縁膜上に塗布
    して前記第2のMOSトランジスタ上のみ選択的に前記
    第3のフォトレジスト膜を選択的に除去する工程と、残
    された前記第3のフォトレジスト膜をマスクにして前記
    第2のMOSトランジスタ上の前記絶縁膜を異方性エッ
    チングして前記第2のMOSトランジスタの前記ゲート
    電極の側壁に側壁スペーサを形成する工程と、前記第2
    のMOSトランジスタの高濃度ソース・ドレイン不純物
    領域を形成するために前記第3のフォトレジスト膜、前
    記電極および前記側壁スペーサをマスクとしてイオン注
    入を行う工程と、前記第3のフォトレジスト膜を全て除
    去した後前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域
    に設けるエミッタ電極形成領域に対応する前記絶縁膜を
    開口する工程と、前記開口部にエミッタ電極を形成する
    工程とを有することを特徴とする半導体集積回路の製造
    方法。
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