JP2903881B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に同一半導体基板上にMOSトランジスタとバ
イポーラトランジスタトランジスタを有する半導体装置
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】同一の半導体基板上にMOSトランジス
タとバイポーラトランジスタを形成する従来方法を図3
を用いて説明する。先ず、図3(a)に示すように、P
型シリコン基板1上の所定の領域にそれぞれN型埋込層
2とP型埋込層3を形成する。次に、N型エピタキシャ
ル層4を成長させ、かつ前記P型埋込層3上のN型エピ
タキシャル層4にボロンを導入することによりPウェル
5を形成する。次に、素子分離領域としてフィールド酸
化膜6を形成する。更に、酸化によりフィールド酸化膜
6で覆われていないシリコン基板上にゲート酸化膜7を
形成し、引き続いて多結晶シリコンを成長させ、この多
結晶シリコンを所定の形状に異方性エッチングすること
によりゲート電極8を形成する。そして、NチャネルM
OSトランジスタとなる領域のみゲート電極8をマスク
としてリンを低ドーズ量で注入することにより低濃度N
型拡散層9を形成する。
【0003】次に、図3(b)に示すように、全面に酸
化膜を成長させ、これを異方性エッチングすることによ
り、ゲート電極8の側壁部にサイドウォール10を形成
する。次に、バイポーラトランジスタのベースとなる領
域にボロンを注入し真性ベース13を形成し、かつベー
ス電極が接触するベース領域にボロンを高ドーズ量で注
入し、グラフトベース15とする。次に、コレクタ電極
が接触する領域にリンを注入しコレクタ拡散層16と
し、かつMOSトランジスタ部とコレクタ部にヒ素を高
ドーズ量で注入し、高濃度N型拡散層14とする。
【0004】次に、図3(c)に示すように全面に酸化
膜31を形成した後、真性ベース13上の酸化膜31に
開口しエミッタコンタクト18とする。次に、多結晶シ
リコンを成長させ、ヒ素を高ドーズ量で注入した後に熱
処理を行ない、エミッタコンタクト18を覆うように多
結晶シリコンをエッチング除去しエミッタ引出電極19
とする。このエミッタ引出電極19と接触する真性ベー
ス13表面にはヒ素の拡散によるエミッタ拡散層20が
形成される。この製造方法により、LDD型のNチャネ
ルMOSトランジスタとバイポーラトランジスタが同一
の半導体基板上に形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の製造
方法で形成する半導体装置では、LDD型のMOSトラ
ンジスタを形成する際に、ゲート電極8の側壁部にサイ
ドウォール10を形成する必要があり、このサイドウォ
ール10は、全面に成長させた酸化膜を異方性エッチン
グして形成している。このため、このエッチングバック
の際に、バイポーラトランジスタのベース領域13にお
けるシリコン基板は格子欠陥,界面準位の発生などのダ
メージを受けることになる。このダメージにより、完成
された後のバイポーラトランジスタのベース電流には再
給合電流がプラスされることになり、バイポーラトラン
ジスタの電気的特性を著しく損なうという問題がある。
【0006】これに対し、エッチングバック時にベース
領域をレジストで覆ってダメージを緩和する方法も提案
されているが、レジストを選択的に形成するためのフォ
トリソグラフィ技術における目合わせ工程が増えるとい
う問題がある。本発明の目的は、バイポーラトランジス
タのベース領域へのダメージを防止するとともに、製造
工程を増やすことがない半導体装置の製造方法を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、M
OSトランジスタのソース・ドレイン拡散層を除いた領
域及びバイポーラトランジスタのコレクタ拡散層を除い
た領域の半導体基板上にフィールド酸化膜を形成する工
程と、MOSトランジスタのゲート電極を形成する工程
と、このゲート電極を利用して低濃度のソース・ドレイ
ン拡散層を形成する工程と、ゲート電極の側壁にサイド
ウォールを異方性エッチングを含む工程により形成する
工程と、バイポーラトランジスタのベース領域上のフィ
ールド酸化膜を湿式エッチングにより除去する工程と、
MOSトランジスタの高濃度のソース・ドレイン拡散層
及びバイポーラトランジスタのベースを形成する工程と
含み、前記フィールド酸化膜によって前記各トランジ
スタを分離した構成の半導体装置を製造することを特徴
としている。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例を製造工程順に示す断面
図である。先ず、図1(a)に示すように、P型シリコ
ン基板1上の所定の領域にそれぞれN型埋込層2とP型
埋込層3をヒ素,ボロン等をイオン注入し拡散させるこ
とにより形成する。次に、この上にN型エピタキシャル
層4を厚さ約2μmで成長させ、かつ前記P型埋込層3
上のN型エピタキシャル層4にボロンを5×1012(c
m-2)注入し熱処理を施すことによりPウェル5を形成
する。次に、素子分離領域としてフィールド酸化膜6を
所定の領域に約6000Å形成する。このときバイポーラト
ランジスタのベースになる領域にもフィールド酸化膜6
を形成しておくことが肝要である。
【0009】次に、 900℃の酸素雰囲気中で処理するこ
とにより、フィールド酸化膜6で覆われていないシリコ
ン基板上に 200Åのゲート酸化膜を形成する。更に、多
結晶シリコンを4000Å成長し、これを所定の形状に異方
性エッチングしてゲート電極8を形成する。そして、N
チャネルMOSトランジスタとなる領域にのみ、ゲート
電極8をマスクとしてリンを70KeV ,2×1013(cm-2
注入することにより、低濃度N型拡散層9を形成する。
【0010】次に、図1(b)に示すように、化学的気
相成長法により酸化膜を2000Å形成し、これを異方性エ
ッチングすることによりゲート電極8の側壁部にサイド
ウォール10を形成する。次に、化学的気相成長法によ
り第1の酸化膜11を 600Å形成した後、レジストをマ
スクとしてベース領域上の第1の酸化膜11及びフィー
ルド酸化膜6をフッ酸で除去する。レジストを除去した
のち、 900℃の酸素雰囲気中で熱処理し、ベース上に約
200Åの第2の酸化膜12を形成する。そして、ボロン
を10KeV ,2×1013(cm-2)で注入する。この時、ベー
ス領域以外のシリコン基板上には厚い第1の酸化膜があ
るためボロンは注入されない。ベース領域上には薄い第
2の酸化膜12のみなのでボロンは注入される。この結
果、真性ベース13が形成される。
【0011】次に、図1(c)に示すように、レジスト
をマスクとしてベース電極とシリコン基板とが接触する
ベース領域にボロンを30KeV ,5×1015(cm-2)で注入
し、グラフトベース15を形成する。又、レジストをマ
スクとして、コレクタ電極がシリコン基板と接触する領
域にリンを100KeV,1E15(cm-2)注入することにより
コレクタ拡散層16を形成する。更に、レジストをマス
クとして、NチャネルMOSトランジスタ部とコレクタ
部にヒ素を150KeV,5×1015(cm-2)で注入することに
より、高濃度N型拡散層14を形成する。そして、ベー
ス領域上の第2の酸化膜12を完全に除去できる程度に
全面をフッ酸でエッチングする。
【0012】しかる上で、図1(d)に示すように、化
学的気相成長法により第3の酸化膜17を2000Å形成
し、真性ベース13上の第3の酸化膜17に開孔しエミ
ッタコンタクト18を形成する。次に、多結晶シリコン
を2000Å成長させ、ヒ素を40KeV ,5E15(cm-2)で注
入した後、熱処理を行う。次に、エミッタコンタクト1
8を覆うように多結晶シリコンをエッチング除去しエミ
ッタ引出電極19を形成する。エミッタ引出電極19と
接触する真性ベース13表面にはヒ素の拡散によるN型
のエミッタ拡散層20が形成される。更に、層間膜21
としてBPSGを8000Å成長した後、層間膜21の所定
の位置に開孔し、電極を設けることにより、ソース電極
22、ゲート電極23、ドレイン電極24、ベース電極
25、エミッタ電極26、コレクタ電極27を形成す
る。
【0013】このような製造方法によれば、MOSトラ
ンジスタのサイドウォール10を形成した後にバイポー
ラトランジスタのベース領域13となるシリコン基板を
表面に出している。したがって、サイドウォール10を
形成する際の異方性エッチング時にベース領域13にダ
メージが生じることがない。このため、良好な特性のバ
イポーラトランジスタを実現することができる。しか
も、この実施例ではベース領域上のフィールド酸化膜を
除去する工程でマスクパターンの形成が必要であるが、
真性ベース領域の形成は全面注入で行うため、目合わせ
工程の数は従来例と変わらないという利点も有する。
【0014】次に本発明の第2の実施例を説明する。図
2は第2実施例を製造工程順に示す断面図である。先
ず、図2(a)の形成方法は第1実施例の図1(a)と
同様なので説明は省略する。即ち、バイポーラトランジ
スタのベース領域を形成する部分にもフィールド酸化膜
6を形成しておく。次に、図2(b)に示すように、化
学的気相成長法により酸化膜を2000Å成長させ、これを
異方性エッチングすることによりゲート電極8の側壁部
にサイドウォール10を形成する。次に、ベースとなる
領域にのみ開孔部を有するレジスト28をマスクとして
フィールド酸化膜6をフッ酸でエッチングする。引き続
きレジスト28をマスクとしてボロンを10KeV ,2×10
13(cm-2)注入することにより真性ベース領域13を形
成する。
【0015】次に、図2(c)に示すように 900℃の酸
素雰囲気中で熱処理し、シリコン基板上に約 200Åの酸
化膜29を形成する。次に、レジストをマスクとしてベ
ース電極とシリコン基板とが接触するベース領域にボロ
ンを30KeV ,5×1015(cm-2)で注入しグラフトベース
15を形成する。更に、レジストをマスクとしてコレク
タ電極がシリコン基板と接触する領域にリンを100KeV,
5×1015(cm-2)注入することによりコレクタ拡散層1
6を形成する。次に、レジストをマスクとしてNチャネ
ルMOSトランジスタ部とコレクタ部にヒ素を100KeV,
5×1015(cm-2)注入することにより高濃度N型拡散層
14を形成する。
【0016】次に、図2(d)に示すようにシリコン基
板上の 200Åの酸化膜29をフッ酸により除去した後、
化学的気相成長法により酸化膜30を2000Å成長し、真
性ベース13上の酸化膜30に開孔しエミッタコンタク
ト18を形成する。次に、多結晶シリコンを2000Å成長
し、ヒ素を40KeV ,5E15(cm-2)注入した後、熱処理
を行ない、エミッタコンタクト18を覆うように多結晶
シリコンをエッチングし、エミッタ引出電極19を形成
する。エミッタ引出電極19と接触する真性ベース13
表面にはヒ素の拡散によるN型のエミッタ拡散層20が
形成される。
【0017】この第2実施例の製造方法では、MOSト
ランジスタの高濃度N型拡散層14とグラフトベース1
5を形成するためのイオン注入の際に、シリコン基板上
の酸化膜厚は 200Å、あるいはこれ以下に十分薄くでき
るため、イオン注入の条件は従来例と同じ条件が使える
というメリットを有する。因みに、第1の実施例ではシ
リコン基板上の酸化膜11の厚さが 600Åと厚かったた
め、注入条件を従来例から変更する必要があった。これ
により、MOSトランジスタの特性は従来例と同等にで
き、かつバイポーラトランジスタはベース電流のリーク
が低減でき、しかも耐圧,スピード等の特性は従来例と
同等にできるという利点がある。
【0018】又、真性ベース13を形成する際のボロン
注入はシリコン基板が露呈された状態で行っているが、
この時に基板が受けるダメージは、サイドウォール10
を形成する際のエッチングバックよりは十分小さい。し
たがって、例えばごく表面のシリコン層をウェットエッ
チングすることにより、このダメージは容易に除去でき
る。尚、以上の実施例ではMOSトランジスタはNチャ
ネル型のみを述べたが、Pチャネル型を含むCMOSト
ランジスタを形成する場合も同様に実現できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明の製造方法に
よれば、LDD型のMOSトランジスタのサイドウォー
ルを異方性エッチングを含む工程により形成した後に、
バイポーラトランジスタのベース領域となるフィールド
酸化膜を湿式エッチングによってエッチングしてシリコ
ン基板を表面に出してベース領域を形成しているので、
ベース領域にはサイドウォール形成時のエッチングバッ
クによるダメージが生じることが防止できる。したがっ
て、バイポーラトランジスタはダメージや汚染のない清
浄なシリコン基板に形成されるため、良好な特性を得る
ことができるという効果を有する。しかも、本発明の製
造方法は、工程初期に形成してサイドウォール形成時に
エッチングマスクとして利用するフィールド酸化膜をそ
のまま残して製造されるトランジスタの分離用の絶縁膜
として利用するので、従来工程に比較し工程数を増や
すことはなく、かつ従来のマスクパターンを用いて実現
できるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を製造工程順に示す断面図
である。
【図2】本発明の第2実施例を製造工程順に示す断面図
である。
【図3】従来の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 4 N型エピタキシャル層 5 Pウェル 6 フィールド酸化膜 8 ゲート電極 9 低濃度N型拡散層 10 サイドウォール 13 真性ベース 15 グラフトベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一の半導体基板上にLDD型のMOS
    トランジスタとバイポーラトランジスタを有する半導体
    装置の製造方法において、MOSトランジスタのソース
    ・ドレイン拡散層を除いた領域及びバイポーラトランジ
    スタのコレクタ拡散層を除いた領域の前記半導体基板上
    にフィールド酸化膜を形成する工程と、MOSトランジ
    スタのゲート電極を形成する工程と、このゲート電極を
    利用して低濃度のソース・ドレイン拡散層を形成する工
    程と、前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを異方性
    エッチングを含む工程により形成する工程と、バイポー
    ラトランジスタのベース領域上の前記フィールド酸化膜
    湿式エッチングにより除去する工程と、MOSトラン
    ジスタの高濃度のソース・ドレイン拡散層及びバイポー
    ラトランジスタのベースを形成する工程とを含み、前記
    フィールド酸化膜によって前記各トランジスタを分離し
    た構成の半導体装置を製造することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
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