JP2949743B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2949743B2 JP1339418A JP33941889A JP2949743B2 JP 2949743 B2 JP2949743 B2 JP 2949743B2 JP 1339418 A JP1339418 A JP 1339418A JP 33941889 A JP33941889 A JP 33941889A JP 2949743 B2 JP2949743 B2 JP 2949743B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は自己整合型バイポーラトランジスタ及びLDD
(lightly deped drain)構造MOSトランジスタ等の製造
に好適の半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a self-aligned bipolar transistor and an LDD.
(Lightly deped drain) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device suitable for manufacturing a MOS transistor or the like.

[従来の技術] 第3図は従来の高速バイポーラトランジスタの製造方
法を示す断面図である。
[Prior Art] FIG. 3 is a sectional view showing a method of manufacturing a conventional high-speed bipolar transistor.

先ず、p型シリコン基板51の所定領域にn+型埋込コレ
クタ層52を形成し、この基板51及び埋込コレクタ層52上
にn型エピタキシャル層53を形成する。
First, an n + -type buried collector layer 52 is formed in a predetermined region of a p-type silicon substrate 51, and an n-type epitaxial layer 53 is formed on the substrate 51 and the buried collector layer 52.

次に、このエピタキシャル層53の表面から基板51及び
埋込コレクタ層52に到達する領域に素子分離絶縁膜54及
びn+型コレクタ引出し領域55を選択的に形成する。この
素子分離絶縁膜54により、各素子領域は相互に電気的に
絶縁分離される。また、この素子分離絶縁膜54により、
ベース及びエミッタ形成予定領域とコレクタ引出し領域
55とが分離される。
Next, an element isolation insulating film 54 and an n + -type collector lead-out region 55 are selectively formed in a region reaching the substrate 51 and the buried collector layer 52 from the surface of the epitaxial layer 53. Each element region is electrically insulated from each other by the element isolation insulating film 54. In addition, due to this element isolation insulating film 54,
Base and emitter formation area and collector extraction area
55 is separated.

次に、コレクタ引出し領域55上にn+型多結晶シリコン
からなるコレクタ引出し電極56bを選択的に形成すると
共に、エピタキシャル層53上にp+型多結晶シリコンから
なるベース引出し電極56aを選択的に形成する。そし
て、基板51の全面に絶縁膜57を形成した後、フォトリソ
グラフィ技術を使用して、エミッタ形成予定領域の絶縁
膜57及びベース引出し電極56aを順次除去し、エピタキ
シャル層53に到達する開孔部63を形成する。
Next, a collector extraction electrode 56b made of n + -type polycrystalline silicon is selectively formed on the collector extraction region 55, and a base extraction electrode 56a made of p + -type polycrystalline silicon is selectively formed on the epitaxial layer 53. Form. Then, after an insulating film 57 is formed on the entire surface of the substrate 51, the insulating film 57 and the base extraction electrode 56a in the region where the emitter is to be formed are sequentially removed by using photolithography technology, and an opening reaching the epitaxial layer 53 is formed. Form 63.

次に、熱処理を行い、ベース引出し電極56aからエピ
タキシャル層53にp型不純物を高濃度で導入して、p+
グラフトベース領域58を形成する。その後、イオン注入
法により、開孔部63からエピタキシャル層53にp型不純
物を導入して低濃度p型ベース領域59を形成する。
Next, heat treatment is performed to introduce a p-type impurity at a high concentration from the base extraction electrode 56a to the epitaxial layer 53, thereby forming the p + -type graft base region 58. Thereafter, a low concentration p-type base region 59 is formed by introducing a p-type impurity into the epitaxial layer 53 from the opening 63 by ion implantation.

次いで、開孔部63の側壁部に側壁絶縁物60を形成す
る。そして、開孔部63にn+型多結晶シリコンを埋め込む
と共に、この多結晶シリコンを絶縁膜57上に延出させる
ことにより、エミッタ電極61を形成する。その後、この
エミッタ電極61からベース領域59中にn型不純物を拡散
させて、高濃度n+型エミッタ領域62を形成する。そし
て、ベース引出し電極56a及びコレクタ引出し電極56b上
の絶縁膜57を選択的に開孔し、コンタクト孔64を設け
る。
Next, a sidewall insulator 60 is formed on the sidewall of the opening 63. Then, the emitter electrode 61 is formed by burying n + -type polycrystalline silicon in the opening 63 and extending the polycrystalline silicon on the insulating film 57. Thereafter, an n-type impurity is diffused from the emitter electrode 61 into the base region 59 to form a high-concentration n + -type emitter region 62. Then, the insulating film 57 on the base lead electrode 56a and the collector lead electrode 56b is selectively opened, and a contact hole 64 is provided.

このようにして形成されたバイポーラトランジスタ
は、エミッタ領域62がフォトリスグラフィ技術により形
成した開孔部63の開孔幅よりも側壁絶縁膜60の膜厚分だ
け縮小されると共に、エミッタ領域62とグラフトベース
領域58との間の距離がこの側壁絶縁膜60の膜厚で決定で
きる。この場合に、側壁絶縁膜60の膜厚を適正な厚さで
形成して、エミッタ領域62とグラフトベース領域58との
間を適正な間隔とすることにより、高周波特性が優れた
バイポーラトランジスタを製造することができる。
In the bipolar transistor thus formed, the emitter region 62 is reduced by the thickness of the sidewall insulating film 60 from the opening width of the opening 63 formed by the photolithography technique, and the emitter region 62 The distance from the graft base region 58 can be determined by the thickness of the sidewall insulating film 60. In this case, a bipolar transistor having excellent high-frequency characteristics is manufactured by forming an appropriate thickness of the sidewall insulating film 60 and setting an appropriate interval between the emitter region 62 and the graft base region 58. can do.

また、Bi−COMSディバイスのように同一の半導体基板
にバイポーラトランジスタとMOSトランジスタとを同時
に形成する場合は、グラフトベース領域58と同様の方法
でソース・ドレイン領域を形成すると共に、ベース領域
59及びエミッタ領域62を形成しない替わりにエピタキシ
ャル層53上にゲート酸化膜を形成し、エミッタ電極61を
形成するのと同様の方法によりゲート電極を形成する。
これにより、バイポーラトンランジスタと同一の工程で
MOSトランジスタを形成することができる。
When a bipolar transistor and a MOS transistor are simultaneously formed on the same semiconductor substrate as in a Bi-COMS device, a source / drain region is formed in the same manner as the graft base region 58, and a base region is formed.
Instead of not forming the 59 and the emitter region 62, a gate oxide film is formed on the epitaxial layer 53, and a gate electrode is formed by the same method as that for forming the emitter electrode 61.
This enables the same process as bipolar transistor
A MOS transistor can be formed.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の半導体装置の製造方法には以下
に説明する欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional method for manufacturing a semiconductor device has the following disadvantages.

即ち、側壁絶縁膜60はベース引出し電極56aとエミッ
タ電極61とを電気的に絶縁するために形成するものであ
るが、この側壁絶縁膜60の厚さによりトランジスタ特性
が変化する。つまり、トランジスタの高周波特性を向上
させるためにはエミッタ領域62の幅を縮小する必要があ
る。ところが、エミッタ領域の幅を縮小しようとして側
壁絶縁膜60を厚く形成すると、グラフトベース領域58と
エミッタ領域62との間の距離が長くなり、両者の間に介
在する低濃度のp型ベース領域59のために、ベース抵抗
が増大する。そして、ベース抵抗の増大を回避するため
にベース領域59の不純物濃度を高くすると、トランジス
タのhFE特性が劣化すると共に、高周波特性が劣化する
という不都合が発生する。また、側壁絶縁膜60の膜厚を
薄くしてベース抵抗を低減しようとすると、高濃度のp+
型グラフトベース領域58とn+型エミッタ領域62とが直接
接触し、ベース−エミッタ間の逆方向耐圧性能が低下
し、入力特性の電流リークが発生するという不都合が発
生する。
That is, the side wall insulating film 60 is formed to electrically insulate the base extraction electrode 56a and the emitter electrode 61, and the transistor characteristics change depending on the thickness of the side wall insulating film 60. That is, it is necessary to reduce the width of the emitter region 62 in order to improve the high frequency characteristics of the transistor. However, if the thickness of the sidewall insulating film 60 is increased to reduce the width of the emitter region, the distance between the graft base region 58 and the emitter region 62 becomes longer, and the low-concentration p-type base region 59 interposed therebetween. Therefore, the base resistance increases. If the impurity concentration of the base region 59 is increased in order to avoid an increase in the base resistance, the hFE characteristics of the transistor and the high-frequency characteristics are disadvantageously deteriorated. In addition, if the thickness of the sidewall insulating film 60 is reduced to reduce the base resistance, a high concentration of p +
The type graft base region 58 and the n + -type emitter region 62 are in direct contact with each other, so that the reverse breakdown voltage between the base and the emitter is deteriorated and a current leak of input characteristics occurs.

更に、同一の半導体基板にバイポーラトランジスタと
MOSトランジスタとを同時に形成する場合に、バイポー
ラトランジスタとMOSトランジスタとの製造方法の整合
が困難であるという問題点もある。即ち、バイポーラト
ランジスタでは、入力特性の電流リークを回避するため
に、側壁絶縁膜の厚さはグラフトベース領域58とエミッ
タ領域62とが接触しない厚さに形成する必要がある。と
ころが、バイポーラトランジスタと同様に、上記側壁絶
縁膜でソース・ドレイン電極とゲート電極とを分離する
ようにしてMOSトランジタを形成すると、ソース・ドレ
イン領域の端部からゲート電極の端部までの距離が離れ
てしまうため、MOSトランジスタの性能が劣化する。
In addition, a bipolar transistor and a
When a MOS transistor is formed simultaneously, there is also a problem that it is difficult to match the manufacturing methods of the bipolar transistor and the MOS transistor. That is, in the bipolar transistor, the thickness of the sidewall insulating film needs to be formed so as not to make contact between the graft base region 58 and the emitter region 62 in order to avoid a current leak of the input characteristic. However, when a MOS transistor is formed such that the source / drain electrode and the gate electrode are separated from each other by the sidewall insulating film, similarly to the bipolar transistor, the distance from the end of the source / drain region to the end of the gate electrode is reduced. Because of the separation, the performance of the MOS transistor deteriorates.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、ベース領域の不純物濃度を高めることなしにベース
抵抗を低減することができ、しかも入力特性の電源リー
クが少ないバイポーラトランジスタを安定して製造する
ことができると共に、MOSトランジスタを同一の半導体
基板上に形成する場合でもMOSトランジスタの性能劣化
を招くことがない導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to stably manufacture a bipolar transistor that can reduce a base resistance without increasing an impurity concentration of a base region and that has a small power supply leakage of input characteristics. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a conductor device that can perform the MOS transistor even when the MOS transistor is formed on the same semiconductor substrate without deteriorating the performance of the MOS transistor.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る半導体装置の製造方法は、第1導電型半
導体領域上に第2導電型多結晶シリコン膜を選択的に形
成する工程と、前記第1導電型半導体領域の全面に第1
の絶縁膜を形成する工程と、この第1の絶縁膜の表面か
ら前記第1導電性型半導体領域に到達する第1の開孔部
を選択的に形成する工程と、前記多結晶シリコン膜から
前記第1導電型半導体領域に第2導電型不純物を拡散さ
せて第1の拡散領域を形成する工程と、前記第1の開孔
部の側壁部にのみ第2の絶縁膜を形成する工程と、前記
第1の開孔部に第3の絶縁膜を埋め込む工程と、前記第
2の絶縁膜を除去することにより第2の開孔部を形成し
前記第1導電型半導体領域を露出させる工程と、この第
2の開孔部から前記第1導電型半導体領域に第2導電型
不純物を導入して前記第1の拡散領域よりも不純物濃度
が低い第2の拡散領域を形成する工程と、前記第2の開
孔部に第4の絶縁膜を埋め込む工程と、前記第3の絶縁
膜を除去することにより第3の開孔部を形成し前記第1
導電型半導体領域を露出させる工程と、を有することを
特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of selectively forming a second conductivity type polycrystalline silicon film on a first conductivity type semiconductor region; First on the entire surface of the semiconductor region
Forming an insulating film, selectively forming a first opening reaching the first conductive type semiconductor region from the surface of the first insulating film, and forming the first opening from the polycrystalline silicon film. Forming a first diffusion region by diffusing a second conductivity type impurity into the first conductivity type semiconductor region; and forming a second insulating film only on a side wall of the first opening. Embedding a third insulating film in the first opening, and removing the second insulating film to form a second opening to expose the first conductivity type semiconductor region. Forming a second diffusion region having an impurity concentration lower than that of the first diffusion region by introducing a second conductivity type impurity from the second opening into the first conductivity type semiconductor region; Embedding a fourth insulating film in the second opening, and removing the third insulating film; Forming a third opening from the first
Exposing the conductive semiconductor region.

[作用] 本発明においては、先ず、第1導電型半導体領域上に
第2導電型多結晶シリコン膜及び第1の絶縁膜を形成
し、この第1の絶縁膜の表面から多結晶シリコン膜を介
して第1導電型半導体領域に到達する第1の開孔部を形
成する。そして、前記多結晶シリコン膜から前記第1導
電型半導体領域に第2導電型不純物を導入して第1の拡
散領域を形成する。これにより、第1の導電型半導体領
域の第1の開孔部を挾んだ領域に第1の拡散領域が形成
される。次に、前記第1の開孔部の側壁部にのみ第2の
絶縁膜を形成した後、この第1の開孔部に第3の絶縁膜
を埋め込む。そして、前記第2の絶縁膜を除去すること
により、前記第1導電型半導体領域が露出した第2の開
孔部を形成し、この第2の開孔部から前記第1導電型半
導体領域に第2導電性型不純物を導入する。これによ
り、前記第1導電型半導体領域の前記第1の拡散領域に
隣接した領域に第2の拡散領域が形成される。次いで、
前記第2の開孔部に第4の絶縁膜を埋め込んだ後、前記
第3の絶縁膜を除去して第3の開孔部を形成する。これ
により、前記第2の拡散領域に隣接した領域の前記第1
導電型半導体領域が露出する。
[Operation] In the present invention, first, a second conductivity type polycrystalline silicon film and a first insulating film are formed on a first conductivity type semiconductor region, and a polycrystalline silicon film is formed from the surface of the first insulating film. A first opening reaching the first conductivity type semiconductor region through the first opening is formed. Then, a second diffusion type impurity is introduced from the polycrystalline silicon film into the first conductivity type semiconductor region to form a first diffusion region. As a result, a first diffusion region is formed in the first conductive type semiconductor region in a region sandwiching the first opening. Next, after forming a second insulating film only on the side wall of the first opening, a third insulating film is buried in the first opening. Then, by removing the second insulating film, a second opening is formed in which the first conductivity type semiconductor region is exposed. From the second opening, the second opening is formed in the first conductivity type semiconductor region. A second conductivity type impurity is introduced. Thereby, a second diffusion region is formed in a region of the first conductivity type semiconductor region adjacent to the first diffusion region. Then
After embedding a fourth insulating film in the second opening, the third insulating film is removed to form a third opening. Thus, the first diffusion region in the region adjacent to the second diffusion region
The conductive semiconductor region is exposed.

上述した半導体装置の製造方法において、前記第1の
拡散領域を高濃度不純物領域とし、第2の拡散領域を第
1の拡散領域よりも不純物濃度が低い中濃度不純物領域
とする。これにより、バイポーラトランジスタの場合
は、グラフトベース領域として作用する第1の拡散領域
と、第3の開孔部の下方に形成するエミッタ領域との間
に第1の拡散領域と同一導電型の中濃度不純物拡散領域
(第2の拡散領域)が介在することになる。このため、
エミッタ領域の幅を短くしてもエミッタ領域とグラフト
ベース領域とがこの第2の拡散領域を介して接続される
ことにより、ベース抵抗の増加が抑制される。また、ベ
ース領域の不純物濃度を高める必要がないため、hFE
び高周波特性が低下することはない。更に、グラフトベ
ース領域とエミッタ領域とが直接接続されることがない
ので、ベース−エミッタ間の逆方向耐圧性能の低下も抑
制される。
In the above-described method for manufacturing a semiconductor device, the first diffusion region is a high-concentration impurity region, and the second diffusion region is a medium-concentration impurity region having a lower impurity concentration than the first diffusion region. Thus, in the case of a bipolar transistor, the first diffusion region has the same conductivity type as the first diffusion region between the first diffusion region acting as a graft base region and the emitter region formed below the third opening. The concentration impurity diffusion region (second diffusion region) is interposed. For this reason,
Even if the width of the emitter region is reduced, the emitter region and the graft base region are connected via the second diffusion region, thereby suppressing an increase in base resistance. Further, since it is not necessary to increase the impurity concentration of the base region, hFE and high-frequency characteristics do not decrease. Further, since the graft base region and the emitter region are not directly connected, a decrease in the reverse breakdown voltage between the base and the emitter is suppressed.

また、バイポーラトランジスタと同時にMOSトランジ
スタを形成する場合も、ソース・ドレイン領域として作
用する第1の拡散領域と、第3の開孔部領域に形成する
ゲート電極の端部との間に第1の拡散領域と同一導電型
の中濃度不純物拡散領域(第2の拡散領域)が介在する
ため、この第2の拡散領域がソース・ドレイン領域の一
部として作用し、ソース・ドレイン領域とゲート電極の
端部との離隔に起因するMOSトランジスタの性能の劣化
が防止される。
Also, when a MOS transistor is formed at the same time as the bipolar transistor, the first diffusion region acting as a source / drain region and the end of the gate electrode formed in the third opening region are formed between the first diffusion region and the first opening region. Since the medium-concentration impurity diffusion region (second diffusion region) of the same conductivity type as the diffusion region is interposed, the second diffusion region acts as a part of the source / drain region, and the source / drain region and the gate electrode Deterioration of the performance of the MOS transistor due to the separation from the end is prevented.

[実施例] 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して
説明する。
Example Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図(a)乃至(g)は本発明をバイポーラトラン
ジスタの製造に適用した第1の実施例を工程順に示す断
面図である。
1 (a) to 1 (g) are sectional views showing a first embodiment in which the present invention is applied to the manufacture of a bipolar transistor in the order of steps.

先ず、第1図(a)に示すように、p型シリコン基板
1の所定領域にn+型埋込コレクタ層2を形成する。その
後、このp型シリコン基板1及び埋込コレクタ層2の上
に、n型エピタキシャル層3を形成する。そして、この
エピタキシャル層3の表面からシリコン基板1又は埋込
コレクタ層2に到達する領域に素子分離絶縁膜4を選択
的に形成すると共に、エピタキシャル層3の表面から埋
込コレクタ層2に到達する所定領域にn+型コレクタ引出
し領域5を形成する。次に、ベース及びエミッタ形成予
定領域のエピタキシャル層3上にp+型多結晶シリコンか
らなるベース引出し電極6aを2000乃至4000Åの厚さで選
択的に形成すると共に、コレクタ引出し領域5上にn+
多結晶シリコンからなるコレクタ引出し電極6bを同様に
2000乃至4000Åの厚さで選択的に形成する。その後、基
板1の全面にシリコン酸化膜7及び多結晶シリコン膜8
を夫々2000乃至4000Å及び1000乃至2000Åの厚さで順次
形成する。
First, as shown in FIG. 1A, an n + -type buried collector layer 2 is formed in a predetermined region of a p-type silicon substrate 1. Thereafter, an n-type epitaxial layer 3 is formed on the p-type silicon substrate 1 and the buried collector layer 2. Then, an element isolation insulating film 4 is selectively formed in a region reaching the silicon substrate 1 or the buried collector layer 2 from the surface of the epitaxial layer 3 and reaches the buried collector layer 2 from the surface of the epitaxial layer 3. An n + -type collector lead-out region 5 is formed in a predetermined region. Next, a base extraction electrode 6a made of p + -type polycrystalline silicon is selectively formed with a thickness of 2000 to 4000 ° on the epitaxial layer 3 in a region where a base and an emitter are to be formed, and n + Lead electrode 6b made of polycrystalline silicon
It is selectively formed with a thickness of 2000 to 4000 mm. Thereafter, a silicon oxide film 7 and a polycrystalline silicon film 8 are formed on the entire surface of the substrate 1.
Are sequentially formed with a thickness of 2000 to 4000 mm and 1000 to 2000 mm, respectively.

次に、第1図(b)に示すように、エミッタ形成予定
領域の多結晶シリコン膜8、シリコン酸化膜7及びベー
ス引出し電極6aを順次除去することにより、第1の開孔
部9を形成する。その後、熱処理を行ってベース引出し
電極6aからエピタキシャル層3中にp型不純物を拡散さ
せて、層抵抗が約50乃至200Ω/□の高濃度p+型グラフ
トベース領域10を形成する。そして、基板1の全面に第
1のシリコン窒化膜11を約2000乃至4000Åの厚さで形成
した後、反応性イオンエッチングによりエッチングパッ
クして、第1の開孔部9の側壁部にのみ第1のシリコン
膜11を残存させる。
Next, as shown in FIG. 1 (b), the first opening 9 is formed by sequentially removing the polycrystalline silicon film 8, the silicon oxide film 7, and the base extraction electrode 6a in the region where the emitter is to be formed. I do. Thereafter, heat treatment is performed to diffuse a p-type impurity from the base extraction electrode 6a into the epitaxial layer 3 to form a high-concentration p + -type graft base region 10 having a layer resistance of about 50 to 200 Ω / □. Then, after forming a first silicon nitride film 11 on the entire surface of the substrate 1 to a thickness of about 2000 to 4000 °, the first silicon nitride film 11 is etched and packed by reactive ion etching, and the first silicon nitride film 11 is formed only on the side wall of the first opening 9. One silicon film 11 is left.

次に、第1図(c)に示すように、回転塗布法によ
り、基板1の全面に塗布シリコン酸化膜12を塗布し、第
1の開孔部9をこの塗布シリコン酸化膜12で埋める。
Next, as shown in FIG. 1 (c), a coating silicon oxide film 12 is applied to the entire surface of the substrate 1 by a spin coating method, and the first opening 9 is filled with the coating silicon oxide film 12.

次に、第1図(d)に示すように、反応性イオンエッ
チングにより、塗布シリコン酸化膜12をエッチングバッ
クして、開孔部9内にのみ塗布シリコン酸化膜12を残存
させ、他の領域の塗布シリコン酸化膜12を除去する。そ
の後、第1のシリコン窒化膜11をエッチングにより除去
することにより、塗布シリコン酸化膜12の周囲に第2の
開孔部9aを設けて、エピタキシャル層3を露出させる。
この場合に、例えばシリコン窒化膜と塗布シリコン酸化
膜との選択比が大きいエッチング条件でエッチングを行
なうことにより、第1のシリコン窒化膜11のみを選択的
に除去することができる。その後、この開孔部9aからエ
ピタキシャル層3にp型不純物であるボロン(B)をイ
オン注入した後、熱処理を行って層抵抗が500乃至1kΩ
/□程度の中濃度p型ベース接続領域14を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), the coated silicon oxide film 12 is etched back by reactive ion etching so that the coated silicon oxide film 12 remains only in the opening 9 and the other regions are removed. The applied silicon oxide film 12 is removed. Thereafter, by removing the first silicon nitride film 11 by etching, a second opening 9a is provided around the applied silicon oxide film 12, and the epitaxial layer 3 is exposed.
In this case, for example, only the first silicon nitride film 11 can be selectively removed by performing etching under an etching condition in which the selectivity between the silicon nitride film and the applied silicon oxide film is large. After that, boron (B), which is a p-type impurity, is ion-implanted into the epitaxial layer 3 from the opening 9a, and then heat treatment is performed so that the layer resistance is 500 to 1 kΩ.
A middle concentration p-type base connection region 14 of about / □ is formed.

次に、第1図(e)に示すように、基板1の全面に第
2のシリコン窒化膜15を形成して、第2の開孔部9aをこ
の第2のシリコン窒化膜15で埋める。この場合に、第2
のシリコン窒化膜15の膜厚は第1図(b)に示す工程で
形成した第1のシリコン窒化膜11の半分以上にする。
Next, as shown in FIG. 1E, a second silicon nitride film 15 is formed on the entire surface of the substrate 1, and the second opening 9a is filled with the second silicon nitride film 15. In this case, the second
The thickness of the silicon nitride film 15 is made to be half or more of the first silicon nitride film 11 formed in the step shown in FIG.

次に、第1図(f)に示すように、第2のシリコン窒
化膜15を反応性イオンエッチング法によりエッチングバ
ックし第2の開孔部9a内にのみ第2のシリコン窒化膜15
を残存させて、他の領域の第2のシリコン窒化膜15を除
去する。その後、塗布シリコン酸化膜12をウェットエッ
チングにより除去して第3の開孔部9bを形成し、エピタ
キシャル層3を露出させる。この場合に、シリコン窒化
膜と塗布シリコン酸化膜との選択比が大きくとれるよう
なエッチング条件でエッチングを行なうことにより、第
2のシリコン窒化膜15を残存させて塗布シリコン酸化膜
12を除去する。その後、このエピタキシャル層3の露出
領域にボロンをイオン注入して、層抵抗が2乃至4kΩ/
□程度の低濃度p-型ベース領域16を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (f), the second silicon nitride film 15 is etched back by the reactive ion etching method, and the second silicon nitride film 15 is formed only in the second opening 9a.
Is left, and the second silicon nitride film 15 in the other region is removed. Thereafter, the coated silicon oxide film 12 is removed by wet etching to form a third opening 9b, and the epitaxial layer 3 is exposed. In this case, the etching is performed under the etching conditions that can obtain a large selectivity between the silicon nitride film and the coated silicon oxide film, thereby leaving the second silicon nitride film 15 and leaving the coated silicon oxide film.
Remove 12 Thereafter, boron is ion-implanted into the exposed region of the epitaxial layer 3 to have a layer resistance of 2 to 4 kΩ /
A p - type base region 16 having a low concentration of about □ is formed.

次いで、第1図(g)に示すように、基板1の全面に
n+型多結晶シリコン膜17を1000乃至3000Åの厚さに形成
する。そして、熱処理を施してこの多結晶シリコン膜17
からベース領域16中にn型不純物を拡散させ、高濃度の
n+型エミッタ領域18を形成する。その後、エミッタ領域
部以外の第2の多結晶シリコン膜17及び多結晶シリコン
膜8を同時に除去した後、ベース引出し電極6a及びコレ
クタ引出し電極6b上のシリコン酸化膜7を選択的に開孔
してコンタクト孔19を形成する。
Next, as shown in FIG.
An n + -type polycrystalline silicon film 17 is formed to a thickness of 1000 to 3000 °. Then, a heat treatment is applied to this polycrystalline silicon film 17.
Diffuses n-type impurities into the base region 16 from the
An n + type emitter region 18 is formed. Thereafter, the second polycrystalline silicon film 17 and the polycrystalline silicon film 8 other than the emitter region are simultaneously removed, and then the silicon oxide film 7 on the base lead electrode 6a and the collector lead electrode 6b is selectively opened. A contact hole 19 is formed.

このようにして製造されたバイポーラトランジスタ
は、ベース領域16よりも層抵抗が低いp型ベース接続領
域14を介してp+型グラフトベース領域10とエミッタ領域
18とが確実に接続されるため、ベース抵抗の低減化及び
安定化が達成される。通常、ベース領域の層抵抗は2乃
至4kΩであり、p型ベース接続領域14の層抵抗は前述の
如く500乃至1kΩ/□であるので、本実施例により製造
されたバイポーラトランジスタは、グラフトベース領域
からエミッタ領域間の抵抗が従来の約1/4に低減され
る。
The bipolar transistor manufactured in this manner includes a p + -type graft base region 10 and an emitter region via a p-type base connection region 14 having a lower layer resistance than the base region 16.
As a result, the base resistance is reduced and stabilized. Normally, the layer resistance of the base region is 2 to 4 kΩ, and the layer resistance of the p-type base connection region 14 is 500 to 1 kΩ / □ as described above. , The resistance between the emitter regions is reduced to about 1/4 of the conventional resistance.

なお、本実施例においては、シリコン酸化膜7上に多
結晶シリコン膜8を形成し、この多結晶シリコン膜8を
塗布シリコン酸化膜12を除去する際のエッチングマスク
としたが、シリコン酸化膜7と塗布シリコン酸化膜12と
のエッチング選択比が適性であれば多結晶シリコン膜8
は形成しなくともよい。
In the present embodiment, the polycrystalline silicon film 8 is formed on the silicon oxide film 7 and the polycrystalline silicon film 8 is used as an etching mask when the coated silicon oxide film 12 is removed. Polycrystalline silicon film 8 if the etching selectivity between silicon oxide film 12 and silicon oxide film 12 is appropriate.
Need not be formed.

第2図(a)乃至(d)は本発明をBi−CMOSの製造方
法に適用した第2の実施例を工程順に示す断面図であ
る。
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views showing a second embodiment in which the present invention is applied to a Bi-CMOS manufacturing method in the order of steps.

先ず、第2図(a)に示すように、p型シリコン基板
21のバイポーラトランジスタ形成予定量域及びpチャネ
ルMOSトランジスタ形成予定領域にn+型埋込層22及びn
ウェル領域24を形成する。また、基板21のnチャネルMO
Sトランジスタ形成予定領域にはp+型埋込層23及びpウ
ェル領域25を形成する。そして、これらの素子領域の境
界部及びバイポーラトランジスタのベース領域形成予定
領域とコレクタ引出し領域形成予定領域との境界部に素
子分離絶縁膜26を形成し、各領域を分離する。その後、
pチャネルMOSトランジスタ領域のnウェル領域24上及
びバイポーラトランジスタのベース形成予定領域のnウ
ェル24上にp+型多結晶シリコン膜27を所定の形状で形成
する。また、nチャネルMOSトランジスタ領域のpウェ
ル領域25上及びバイポーラトランジスタのコレクタ引出
し領域のnウェル24上にn+型多結晶シリコン膜28を選択
的に形成する。そして、基板21の全面にシリコン酸化膜
29及び多結晶シリコン膜30を形成する。
First, as shown in FIG. 2 (a), a p-type silicon substrate
The n + -type buried layers 22 and n
A well region 24 is formed. Also, the n-channel MO of the substrate 21
A p + type buried layer 23 and a p well region 25 are formed in the region where the S transistor is to be formed. Then, an element isolation insulating film 26 is formed at the boundary between these element regions and at the boundary between the region where the base region of the bipolar transistor is to be formed and the region where the collector extraction region is to be formed, and separates each region. afterwards,
A p + -type polycrystalline silicon film 27 is formed in a predetermined shape on the n-well region 24 in the p-channel MOS transistor region and on the n-well 24 in the base transistor formation region of the bipolar transistor. Further, an n + -type polycrystalline silicon film 28 is selectively formed on the p-well region 25 in the n-channel MOS transistor region and on the n-well 24 in the collector extraction region of the bipolar transistor. Then, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the substrate 21.
29 and a polycrystalline silicon film 30 are formed.

次に、第2図(b)に示すように、第1の実施例にお
いて第1図(b)乃至(d)に示す工程と同様にして、
所定領域の多結晶シリコン膜30の表面からシリコン酸化
膜29及びp+型多結晶シリコン膜27若しくはn+型多結晶シ
リコン膜28を介してnウェル領域24又はpウェル領域25
に到達する第1の開孔部を形成し、nウェル領域24及び
pウェル領域25を露出させる。次に、p+型多結晶シリコ
ン膜27からnウェル領域24にp型不純物を拡散させて高
濃度p+型領域31を形成すると共に、n+型多結晶シリコン
間28からpウェル領域25にn型不純物を拡散させて高濃
度n+型領域32を形成する。その後、前記第1の開孔部の
側壁部にのみ絶縁膜(図示せず)を形成し、第1の開孔
部に塗布シリコン酸化膜33を埋め込んだ後、第1の開孔
部の側壁部に形成した前記絶縁膜を除去することにより
第2の開孔部43を形成して、塗布シリコン酸化膜33の側
方のnウェル領域24及びpウェル領域25を露出させる。
そして、この露出した部分のnウェル領域24にp型不純
物を導入して中濃度p型領域35を形成すると共に、露出
した部分のpウェル領域25にn型不純物を導入して中濃
度n型領域36を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, in the same manner as the steps shown in FIGS. 1B to 1D in the first embodiment,
An n-well region 24 or a p-well region 25 from the surface of the polycrystalline silicon film 30 in a predetermined region via the silicon oxide film 29 and the p + -type polycrystalline silicon film 27 or the n + -type polycrystalline silicon film 28
Is formed, and the n-well region 24 and the p-well region 25 are exposed. Next, to form the high-concentration p + -type region 31 by diffusing p-type impurities from the p + -type polycrystalline silicon film 27 in the n-well region 24, the n + -type polycrystalline silicon between 28 to p-well region 25 An n-type impurity is diffused to form a high-concentration n + -type region 32. Thereafter, an insulating film (not shown) is formed only on the side wall of the first opening, and the coated silicon oxide film 33 is buried in the first opening, and then the side wall of the first opening is formed. By removing the insulating film formed in the portion, a second opening 43 is formed, and the n-well region 24 and the p-well region 25 on the side of the coated silicon oxide film 33 are exposed.
Then, a p-type impurity is introduced into the exposed portion of the n-well region 24 to form a medium concentration p-type region 35, and an n-type impurity is introduced into the exposed portion of the p-well region 25 to form a medium concentration n-type A region 36 is formed.

次に、第2図(c)に示すように、第1の実施例にお
いて第1図(e),(f)に示す工程と同様に、第2の
開孔部43をシリコン窒化膜37で埋めた後、塗布シリコン
酸化膜33を除去することにより第3の開孔部44を設け
て、シリコン窒化膜37で挾まれた領域のnウェル領域24
及びpウェル領域25を露出させる。そして、バイポーラ
トランジスタ領域のnウェル領域24の露出領域にp型不
純物を導入して低濃度のp-型ベース領域39を形成する。
また、MOSトランジスタ領域においては、nウェル領域2
4及びpウェル領域25上に約100乃至200Åの厚さでゲー
ト酸化膜38を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the second opening 43 is formed with the silicon nitride film 37 in the same manner as in the steps shown in FIGS. 1E and 1F in the first embodiment. After the filling, the third silicon oxide film 33 is removed to form a third opening 44, and the n-well region 24 in the region sandwiched by the silicon nitride film 37 is formed.
And the p-well region 25 is exposed. Then, a p-type impurity is introduced into the exposed region of the n-well region 24 in the bipolar transistor region to form a low-concentration p -type base region 39.
In the MOS transistor region, the n-well region 2
A gate oxide film 38 is formed on the p-well region 25 with a thickness of about 100 to 200 °.

次いで、第2図(d)に示すように、ベース領域39上
及びゲート酸化膜38上にn型多結晶シリコン膜40を形成
し、この多結晶シリコン膜40からベース領域39にn型不
純物を導入して、n+型エミッタ領域41を形成する。ま
た、第1の実施例において第1図(g)に示す工程と同
様に、多結晶シリコン膜30を選択的に除去した後、シリ
コン酸化膜29の所定領域を開孔して、コンタクト孔42を
形成する。これにより、Bi−CMOSが完成する。
Next, as shown in FIG. 2D, an n-type polycrystalline silicon film 40 is formed on the base region 39 and the gate oxide film 38, and an n-type impurity is doped from the polycrystalline silicon film 40 into the base region 39. By introduction, an n + -type emitter region 41 is formed. In the first embodiment, similarly to the step shown in FIG. 1 (g), after the polycrystalline silicon film 30 is selectively removed, a predetermined region of the silicon oxide film 29 is opened to form a contact hole 42. To form Thus, the Bi-CMOS is completed.

本実施例においては、上述の如く、同一基板にバイポ
ーラトランジスタ及びMOSトランジスタを同時に且つ容
易に形成することができる。そして、このBi−CMOSは第
1の実施例で説明したように優れた高周波特性を有する
バイポーラトランジスタと、LDD構造のMOSトランジスタ
とにより構成される。
In this embodiment, as described above, the bipolar transistor and the MOS transistor can be simultaneously and easily formed on the same substrate. This Bi-CMOS is composed of a bipolar transistor having excellent high-frequency characteristics as described in the first embodiment and a MOS transistor having an LDD structure.

なお、バイポーラトランジスタを形成しない場合は、
LLD構造のMOSトランジスタからなる高性能CMOSを形成す
ることができる。
When not forming a bipolar transistor,
A high-performance CMOS composed of MOS transistors having an LLD structure can be formed.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、第1導電型半導
体領域に第2導電型の第1及び第2の拡散領域を相互に
隣接して形成するから、バイポーラトランジスタを製造
する場合に、側壁絶縁膜の厚さを厚くしてエミッタ領域
の幅を縮小させても、第1の拡散領域である高濃度グラ
フトベース領域と低濃度真性ベース領域とを第2の拡散
領域を介して確実に接続することができると共にグラフ
トベース領域からエミッタ領域間の抵抗を低減できる。
このため、ベース抵抗が低く高周波特性が優れ、しかも
リーク電流が少ないバイポーラトランジスタを安定して
製造することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the first and second diffusion regions of the second conductivity type are formed adjacent to each other in the semiconductor region of the first conductivity type. In this case, even if the thickness of the sidewall insulating film is increased and the width of the emitter region is reduced, the high-concentration graft base region and the low-concentration intrinsic base region, which are the first diffusion regions, are connected to the second diffusion region. And the resistance between the graft base region and the emitter region can be reduced.
Therefore, a bipolar transistor having a low base resistance, excellent high-frequency characteristics, and a small leakage current can be stably manufactured.

また、本発明によりMOSトランジスタを製造する場合
は、リングラフィ技術により形成した開孔部よりもゲー
ト幅を短縮することができると共に、LDD構造化を容易
に行なうことができるため、高性能のMOSトランジスタ
を製造することができる。
In the case of manufacturing a MOS transistor according to the present invention, the gate width can be made shorter than the opening formed by the lithography technique, and the LDD structure can be easily formed. A transistor can be manufactured.

更に、本発明においては、上述した優れた特性のバイ
ポーラトランジスタとMOSトランジスタとを同一の工程
で製造することが可能であり、Bi−CMOSディバイスを容
易に製造することができる。
Furthermore, in the present invention, the bipolar transistor and the MOS transistor having the above-described excellent characteristics can be manufactured in the same process, and the Bi-CMOS device can be easily manufactured.

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

第1図(a)乃至(g)は本発明をバイポーラトランジ
スタの製造に適用した第1の実施例を工程順に示す断面
図、第2図(a)乃至(d)は本発明をBi−CMOSの製造
方法に適用した第2の実施例を工程順に示す断面図、第
3図は従来の高速バイポーラトランジスタの製造方法を
示す断面図である。 1,21,51;シリコン基板、2,52;埋込コレクタ層、3,53;エ
ピタキシャル層、4,26,54;素子分離絶縁膜、5,55;コレ
クタ引出し領域、6a,56a;ベース引出し電極、6b,56b;コ
レクタ引出し電極、7,29;シリコン酸化膜、8,17,27,28,
30,40;多結晶シリコン膜、9,9a,9b,43,44,63;開孔部、1
0,58;グラフトベース領域、11,15,37;シリコン窒化膜、
12,33;塗布シリコン酸化膜、14;ベース接続領域、16,3
9,59;ベース領域、18,41,62;エミッタ領域、19,42,64;
コンタクト孔、22,23;埋込層、24,25;ウェル領域、31;p
+型領域、32;n+型領域、35;p型領域、36;n型領域、38;
ゲート酸化膜、57;絶縁膜、60;側壁絶縁膜、61;エミッ
タ電極
1A to 1G are sectional views showing a first embodiment in which the present invention is applied to the manufacture of a bipolar transistor in the order of steps, and FIGS. 2A to 2D show the present invention in a Bi-CMOS. And FIG. 3 is a sectional view showing a conventional method for manufacturing a high-speed bipolar transistor. 1,21,51; silicon substrate, 2,52; buried collector layer, 3,53; epitaxial layer, 4,26,54; element isolation insulating film, 5,55; collector lead region, 6a, 56a; base lead Electrode, 6b, 56b; Collector extraction electrode, 7, 29; Silicon oxide film, 8, 17, 27, 28,
30,40; polycrystalline silicon film, 9,9a, 9b, 43,44,63; aperture, 1
0,58; graft base region, 11, 15, 37; silicon nitride film,
12,33; Coated silicon oxide film, 14; Base connection area, 16,3
9,59; base region, 18,41,62; emitter region, 19,42,64;
Contact hole, 22, 23; buried layer, 24, 25; well region, 31; p
+ -Type region, 32; n + -type region, 35; p-type region, 36; n-type region, 38;
Gate oxide film, 57; insulating film, 60; sidewall insulating film, 61; emitter electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/092 29/73 29/78 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/33 - 21/331 H01L 29/68 - 29/737 H01L 21/336 H01L 29/76 H01L 29/772 H01L 29/78 H01L 27/06 H01L 27/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H01L 27/092 29/73 29/78 (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/33-21 / 331 H01L 29/68-29/737 H01L 21/336 H01L 29/76 H01L 29/772 H01L 29/78 H01L 27/06 H01L 27/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型半導体領域上に第2導電型多結
晶シリコン膜を選択的に形成する工程と、前記第1導電
型半導体領域の全面に第1の絶縁膜を形成する工程と、
この第1の絶縁膜の表面から前記第1導電型半導体領域
に到達する第1の開孔部を選択的に形成する工程と、前
記多結晶シリコン膜から前記第1導電型半導体領域に第
2導電型不純物を拡散させて第1の拡散領域を形成する
工程と、前記第1の開孔部の側壁部にのみ第2の絶縁膜
を形成する工程と、前記第1の開孔部に第3の絶縁膜を
埋め込む工程と、前記第2の絶縁膜を除去することによ
り第2の開孔部を形成し前記第1導電型半導体領域を露
出させる工程と、この第2の開孔部から前記第1導電型
半導体領域に第2導電型不純物を導入して前記第1の拡
散領域よりも不純物濃度が低い第2の拡散領域を形成す
る工程と、前記第2の開孔部に第4の絶縁膜を埋め込む
工程と、前記第3の絶縁膜を除去することにより第3の
開孔部を形成し前記第1導電型半導体領域を露出させる
工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
A step of selectively forming a second conductive type polycrystalline silicon film on the first conductive type semiconductor region; and a step of forming a first insulating film over the entire surface of the first conductive type semiconductor region. ,
Selectively forming a first opening reaching the first conductivity type semiconductor region from the surface of the first insulating film; and forming a second opening from the polycrystalline silicon film into the first conductivity type semiconductor region. Forming a first diffusion region by diffusing a conductive impurity, forming a second insulating film only on a side wall of the first opening, and forming a second insulating film on the first opening. 3) a step of embedding an insulating film, a step of forming a second opening by removing the second insulating film and exposing the first conductivity type semiconductor region, and a step of removing the second opening from the second opening. Introducing a second conductivity type impurity into the first conductivity type semiconductor region to form a second diffusion region having a lower impurity concentration than the first diffusion region; and forming a fourth diffusion region in the second opening portion. Forming a third opening by removing the third insulating film; and forming a third opening by removing the third insulating film. The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a step of exposing the first conductive type semiconductor region.
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