JP3022629B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3022629B2
JP3022629B2 JP3150753A JP15075391A JP3022629B2 JP 3022629 B2 JP3022629 B2 JP 3022629B2 JP 3150753 A JP3150753 A JP 3150753A JP 15075391 A JP15075391 A JP 15075391A JP 3022629 B2 JP3022629 B2 JP 3022629B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はバイポーラトランジスタ
およびMOSトランジスタを同一半導体基板上に形成し
た複合型LSIに関し、特に製造工程数の削減とトラン
ジスタの電気特性の改良および信頼性の向上を図ること
ができる半導体装置およびその製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite LSI in which a bipolar transistor and a MOS transistor are formed on the same semiconductor substrate, and more particularly to reducing the number of manufacturing steps and improving the electrical characteristics and reliability of the transistor. And a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、バイポーラトランジスタと相補型
MOSトランジスタ(CMOSトランジスタ)を一体化
したBi−CMOS構造の半導体装置に関する提案が数
多く見られ、特に双方のトランジスタの電気特性および
信頼性を劣化させることなく工程数を削減し、コスト低
下を図る取り組みが重要な課題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, there have been many proposals regarding a semiconductor device having a Bi-CMOS structure in which a bipolar transistor and a complementary MOS transistor (CMOS transistor) are integrated, and particularly, the electrical characteristics and reliability of both transistors are deteriorated. An important issue is to reduce the number of processes and reduce costs.

【0003】従来提案されているBi−CMOS構造の
半導体装置の一例を図14に示す。図14に示す半導体装置
の製造方法を示すと次の通りである。まず、N+ 埋込層
2、P+ 埋込層3、N型ウェル層4、P型ウェル層5、
分離SiO2 膜6の形成されたP型シリコン基板1のバ
イポーラ領域にN+ コレクタウォール拡散層7、P型活
性ベース拡散層8を形成した後SiO2 膜9を形成し、
MOS領域にゲート酸化膜10を形成する。
FIG. 14 shows an example of a conventionally proposed semiconductor device having a Bi-CMOS structure. The method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 14 is as follows. First, an N + buried layer 2, a P + buried layer 3, an N-type well layer 4, a P-type well layer 5,
An N + collector wall diffusion layer 7 and a P-type active base diffusion layer 8 are formed in the bipolar region of the P-type silicon substrate 1 on which the separation SiO 2 film 6 is formed, and then an SiO 2 film 9 is formed.
A gate oxide film is formed in a MOS region.

【0004】次に、バイポーラ領域のSiO2 膜9をエ
ッチングしてエミッタ窓を形成した後、全面に多結晶シ
リコン膜11(PolySi膜)を堆積する。その後、砒
素をイオン注入し熱処理によりN+ エミッタ拡散層13を
形成する。次に、PolySi膜11をエッチングしてM
OSトランジスタのゲート電極およびバイポーラトラン
ジスタのエミッタ電極を形成し、さらに側壁SiO2
12を形成する。
Next, after etching the SiO 2 film 9 in the bipolar region to form an emitter window, a polycrystalline silicon film 11 (PolySi film) is deposited on the entire surface. After that, arsenic is ion-implanted and an N + emitter diffusion layer 13 is formed by heat treatment. Next, the PolySi film 11 is etched to
Forming an emitter electrode of the gate electrode and the bipolar transistor of the OS transistor, further sidewall SiO 2 film
Form 12.

【0005】次にPチャンネル型MOSトランジスタの
ソース・ドレインとしてのP+ 拡散層14、Nチャンネル
型MOSトランジスタのソース・ドレインとしてのN+
拡散層15を形成した後、層間絶縁膜16を形成する。その
後、層間絶縁膜16にバイポーラトランジスタのエミッタ
コンタクト窓、ベースコンタクト窓、コレクタコンタク
ト窓、Pチャンネル型MOSトランジスタのソース・ド
レインコンタクト窓、Nチャンネル型MOSトランジス
タのソース・ドレインコンタクト窓を形成後、金属配線
17を形成して図14のごとき構造の半導体装置を得る。
Next, a P + diffusion layer 14 as a source / drain of a P-channel MOS transistor, and an N + as a source / drain of an N-channel MOS transistor
After forming the diffusion layer 15, an interlayer insulating film 16 is formed. After that, an emitter contact window, a base contact window, a collector contact window, a source / drain contact window of a P-channel type MOS transistor, and a source / drain contact window of an N-channel type MOS transistor are formed in the interlayer insulating film 16 and then a metal is formed. wiring
17 is formed to obtain a semiconductor device having a structure as shown in FIG.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図14に
示すごとき構造の半導体装置およびその製造方法では、
次のような問題点がある。
However, in the semiconductor device having the structure as shown in FIG.
There are the following problems.

【0007】(1)ゲート酸化膜10形成後、ゲート電極
となるPolySi膜11を堆積する前にバイポーラトラ
ンジスタのエミッタ窓を形成する工程が入るので、MO
Sトランジスタのゲート酸化膜10の汚染や損傷が起こ
り、ゲート酸化膜10の耐圧不良などの問題が生じる。
(1) After forming the gate oxide film 10 and before depositing the PolySi film 11 serving as a gate electrode, a step of forming an emitter window of the bipolar transistor is included.
Contamination and damage of the gate oxide film 10 of the S transistor occur, causing problems such as a breakdown voltage failure of the gate oxide film 10.

【0008】(2)さらに、エミッタ窓形成後、Pol
ySi膜11を堆積する前にエミッタ領域上の自然酸化膜
を除去するためにディップエッチを入れる必要がある。
ところが、13のごとき構造の半導体装置およびその製造
方法では、ディップエッチ時にゲート酸化膜10が表面に
露出しているので、ゲート酸化膜10が10nm程度まで薄
く形成されている場合、ディップエッチによりゲート酸
化膜厚が減少して、特性変化あるいはピンホールによる
特性不良が問題となる。
(2) After the emitter window is formed, Pol
Before the ySi film 11 is deposited, it is necessary to perform dip etching to remove a native oxide film on the emitter region.
However, in a semiconductor device having a structure such as 13 and a method of manufacturing the same, since the gate oxide film 10 is exposed on the surface during dip etching, when the gate oxide film 10 is formed as thin as about 10 nm, the gate is formed by dip etching. As the thickness of the oxide film decreases, a change in characteristics or poor characteristics due to pinholes becomes a problem.

【0009】以上の問題点については、ゲート酸化膜と
ゲート電極となるPolySi膜を連続して形成した
後、MOS領域を堆積被膜で覆い、その後にエミッタ窓
を形成し、ディップエッチ後エミッタ電極となるPol
ySi膜を形成することで解決できるが、この製造方法
では工程数が増加しコストが増大するという問題があ
る。
Regarding the above problems, after a gate oxide film and a PolySi film serving as a gate electrode are successively formed, a MOS region is covered with a deposited film, an emitter window is formed, and the emitter electrode is formed after dip etching. Naru Pol
The problem can be solved by forming a ySi film, but this manufacturing method has a problem that the number of steps increases and the cost increases.

【0010】(3)その他エミッタ窓を形成後に直接砒
素などを注入してエミッタを形成する場合やPolyS
i膜中の水素原子量が多い場合、あるいはSiO2 など
の絶縁膜の結合状態が不安定な場合に、エミッタ窓を形
成しているSiO2 などの絶縁膜とPolySi膜など
のエミッタ電極が熱処理などの影響によってその界面付
近で反応して、組成の変化や水素原子のアシストによる
酸素原子の外部からの拡散やボイドの生成などが起こ
り、電気特性に影響を与えることがあるという問題が現
われる。
(3) Other cases where the emitter is formed by directly implanting arsenic or the like after the emitter window is formed,
When the amount of hydrogen atoms in the i film is large, or when the bonding state of the insulating film such as SiO 2 is unstable, the insulating film such as SiO 2 forming the emitter window and the emitter electrode such as the PolySi film are subjected to heat treatment. A reaction occurs near the interface due to the influence of the hydrogen atom, which causes a change in the composition, diffusion of oxygen atoms from the outside and generation of voids with the assist of hydrogen atoms, and the like, which causes a problem that electrical characteristics may be affected.

【0011】本発明は上記問題に鑑み、これらの問題点
を解決した上で、工程数の削減を図り、かつ、高速な特
性や高信頼性を有する半導体装置およびその製造方法を
提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention has been made to solve the above problems and to provide a semiconductor device having a reduced number of steps, high speed characteristics and high reliability, and a method of manufacturing the same. It is the purpose.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の半導体装置は、半導体基板の上のMOSトラ
ンジスタのゲート酸化膜上に形成された窒化による絶縁
膜と、前記窒化による絶縁膜の上に形成された第1の導
電膜およびその上に形成された第2の導電膜間に挟まれ
た自然形成絶縁膜を有し、前記窒化による絶縁膜と前記
自然形成絶縁膜を前記第2の導電膜に導入された不純物
が前記ゲート酸化膜を突き抜けることを阻止するバリヤ
構成したものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a MOS transistor on a semiconductor substrate.
Insulation by nitridation formed on gate oxide film of transistor
A first conductive film formed on the insulating film formed by nitriding;
Sandwiched between the conductive film and the second conductive film formed thereon
A naturally formed insulating film, the insulating film formed by nitriding and the
Impurity introduced into the second conductive film by forming a naturally formed insulating film
Barrier preventing penetration of said gate oxide film
It is what was constituted.

【0013】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の上のMOS領域にゲート酸化膜を形成する工程
と、前記ゲート酸化膜上に窒化による絶縁膜を形成する
工程と、前記窒化による絶縁膜上に第1の導電膜を形成
する工程と、前記第1の導電膜上に不純物の拡散を阻止
することができる自然形成絶縁膜を挟んで第2の導電膜
を形成する工程と、前記第1と第2の導電線とこれら導
電膜に挟まれた前記自然形成絶縁膜をエッチングしてゲ
ート電極となる導電体膜パターンとを形成する工程を備
えたものである。
[0013] The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of:
Step of forming gate oxide film in MOS region on substrate
Forming an insulating film by nitriding on the gate oxide film
Forming a first conductive film on the insulating film by nitriding
And preventing diffusion of impurities on the first conductive film.
Second conductive film with a naturally formed insulating film interposed therebetween
Forming the first and second conductive lines and the conductive lines.
Etching the naturally formed insulating film sandwiched between the
A step of forming a conductive film pattern to be a gate electrode.
It is a thing.

【0014】また、半導体装置の製造方法は、半導体基
板の上のバイポーラトランジスタ領域に所望の膜厚を有
する第1の絶縁膜を形成する工程と、前記半導体基板の
上のMOS領域にゲート用の第2の絶縁膜を形成する工
程と、前記第1の絶縁膜と第2の絶縁膜の上にそれぞれ
窒化による絶縁膜を形成する工程と、バイポーラトラン
ジスタのエミッタ領域の前記第1の絶縁膜とその上の窒
化による絶縁膜をエッチングしてエミッタ窓を形成する
工程と、前記エミッタ窓の半導体基板上の自然形成膜と
窒化による絶縁膜上の表面洗浄で形成された自然形成膜
を除去する工程と、前記自然形成膜を除去した後、前記
エミッタ窓の半導体基板上と窒化による絶縁膜上に導電
膜を形成する工程と、前記導電膜をエッチングして、前
記エミッタ窓上部に前記エミッタ窓より大きいエミッタ
電極となる導電体膜パターンと、MOS領域にゲート電
極となる導電体膜パターンとを形成する工程を備えたも
のである。
Further, the method of manufacturing a semiconductor device comprises the steps of forming a first insulating film having a desired thickness in a bipolar transistor region on a semiconductor substrate, and forming a gate insulating film in a MOS region on the semiconductor substrate. Forming a second insulating film; forming an insulating film by nitriding on the first insulating film and the second insulating film, respectively; and forming the first insulating film in an emitter region of the bipolar transistor. forming an emitter window by etching the insulating film by nitriding thereon, to remove the natural formation film and the spontaneous formation film formed on the surface washing on the insulating film by nitridation of the semiconductor substrate of the emitter window Forming a conductive film on the semiconductor substrate of the emitter window and on the insulating film by nitridation after removing the naturally formed film; and etching the conductive film to form an upper portion of the emitter window. And the conductive film pattern made larger emitter electrode than the emitter window, is obtained with a step of forming a conductive film pattern serving as a gate electrode in the MOS region.

【0015】さらに、本発明の製造方法は、半導体基板
の上のバイポーラトランジスタ領域に所望の膜厚を有す
る第1の絶縁膜を形成する工程と、前記半導体基板の上
のMOS領域にゲート用の第2の絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の絶縁膜と第2の絶縁膜の上にそれぞれ窒
化による絶縁膜を形成する工程と、バイポーラトランジ
スタのエミッタ領域の前記第1の絶縁膜とその上の窒化
による絶縁膜をエッチングしてエミッタ窓を形成する工
程と、前記エミッタ窓の半導体基板上の自然形成膜と窒
化による絶縁膜上の表面洗浄で形成された自然形成膜を
除去する工程と、前記自然形成膜を除去した後、前記エ
ミッタ窓の半導体基板上と窒化による絶縁膜上に第1の
導電膜を形成する工程と、前記第1の導電膜上に自然形
成絶縁膜を挟んで第2の導電膜を形成する工程と、前記
第1と第2の導電膜とこれら導電膜に挟まれた自然形成
絶縁膜をエッチングして前記エミッタ窓上部に前記エミ
ッタ窓より大きいエミッタ電極となる導電体膜パターン
と、MOS領域にゲート電極となる導電体膜パターンと
を形成する工程を備えたものである。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, a first insulating film having a desired thickness is formed in a bipolar transistor region on a semiconductor substrate, and a gate region is formed in a MOS region on the semiconductor substrate. Forming a second insulating film; forming an insulating film by nitriding on the first insulating film and the second insulating film, respectively; and forming the first insulating film in an emitter region of the bipolar transistor. forming an emitter window by etching the insulating film by nitriding thereon, to remove the natural formation film and the spontaneous formation film formed on the surface washing on the insulating film by nitridation of the semiconductor substrate of the emitter window a step, after removing the spontaneous formation layer, forming a first conductive film in the emitter window of the semiconductor substrate and the insulating film by nitriding, natural formation insulating film on the first conductive film Across Forming a second conductive film, and the first and second conductive film and the larger the emitter electrode than the emitter window the natural formation insulating film sandwiched therebetween a conductive film to the emitter window upper etching The method includes a step of forming a conductor film pattern and a conductor film pattern to be a gate electrode in the MOS region.

【0016】[0016]

【作用】本発明は上記した構成によって次のように作用
する。 (1)ゲート酸化膜形成後連続して窒化絶縁膜を形成す
ることで、エミッタ窓形成後、PolySi膜堆積前の
自然酸化膜除去のためディップエッチ時にゲート酸化膜
が表面に露出しなくなり、ゲート酸化膜のピンホール発
生を防ぐことができ、さらにデバイスの微細化に対応し
たゲート酸化膜の薄膜化が可能になる。
The present invention operates as follows by the above-described configuration. (1) By forming a nitride insulating film continuously after the formation of the gate oxide film, the gate oxide film is not exposed to the surface during dip etching for removing the natural oxide film before the deposition of the PolySi film after the formation of the emitter window. The generation of pinholes in the oxide film can be prevented, and the gate oxide film can be made thinner in response to miniaturization of devices.

【0017】(2)ゲート酸化膜上に窒化絶縁膜を形成
したゲート絶縁膜を用いることで、特に拡散係数の大き
いホウ素などの不純物がゲート酸化膜を突き抜けるのを
窒化絶縁膜が防ぐ効果が発揮されて、トランジスタ特性
の信頼性向上を図ることができる。さらに、ゲート電極
となるPolySi膜を自然酸化膜を挟むようにして複
数に分けて堆積することで、PolySi膜/Poly
Si膜界面の自然酸化膜が窒化絶縁膜と同様に不純物が
ゲート酸化膜を突き抜けるのを防ぐ効果を発揮して、よ
り一層トランジスタ特性の信頼性向上を図ることができ
る。
(2) By using a gate insulating film in which a nitride insulating film is formed on a gate oxide film, the nitride insulating film exhibits an effect of preventing impurities such as boron having a large diffusion coefficient from penetrating the gate oxide film. Thus, the reliability of the transistor characteristics can be improved. Further, a PolySi film serving as a gate electrode is divided into a plurality of pieces so as to sandwich a natural oxide film, so that a PolySi film / PolySi film is formed.
As in the case of the nitride insulating film, the natural oxide film at the interface of the Si film has an effect of preventing impurities from penetrating through the gate oxide film, and the reliability of transistor characteristics can be further improved.

【0018】(3)ゲート酸化膜形成後連続して窒化絶
縁膜を形成する構造にすることで、バイポーラトランジ
スタのエミッタ窓を形成する工程における、ゲート酸化
膜の汚染や損傷によるゲート酸化膜の耐圧不良などの問
題が生じることなく、エミッタ電極としてのPolyS
i膜とゲート電極としてのPolySi膜を同時に堆積
することが可能になり、バイポーラトランジスタとMO
Sトランジスタ双方の特性を劣化させることなく、工程
数の削減を図ることができる。
(3) With the structure in which the nitride insulating film is formed continuously after the formation of the gate oxide film, the breakdown voltage of the gate oxide film due to contamination and damage of the gate oxide film in the step of forming the emitter window of the bipolar transistor PolyS as an emitter electrode without problems such as defects
i film and a PolySi film as a gate electrode can be simultaneously deposited.
The number of steps can be reduced without deteriorating the characteristics of both S transistors.

【0019】(4)バイポーラトランジスタのエミッタ
窓を形成しているSiO2 などの堆積被膜とエミッタ電
極となるPolySi膜の間に窒化絶縁膜を挟むことに
よって、双方の膜間での反応を阻止し、組成変化、ボイ
ドや欠陥の発生を防いで、電気特性の安定的向上を図る
事ができる。
(4) By sandwiching a nitride insulating film between a deposited film such as SiO 2 forming an emitter window of a bipolar transistor and a PolySi film serving as an emitter electrode, a reaction between both films is prevented. In addition, it is possible to prevent a change in composition, generation of voids and defects, and to stably improve electric characteristics.

【0020】[0020]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面に基づ
いて説明する。図1〜図8は本発明の第1の実施例にお
けるBi−CMOS型半導体装置の各製造工程のプロセ
ス断面図を示す。まず、図1においてN+ 埋込層2、P
+ 埋込層3が形成されたP型シリコン基板1上に所望の
膜厚を有するエピタキシャル層を形成した後、N型ウェ
ル層4およびP型ウェル層5を形成する。その後、LO
COS法により分離SiO2 膜6を形成した後、LOC
OS法に用いたSi3 4 膜を除去し、バイポーラトラ
ンジスタのN+ コレクタウォール拡散層7とP型活性ベ
ース拡散層8を形成する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Will be described. 1 to 8 show a first embodiment of the present invention.
Process of each manufacturing process of a Bi-CMOS semiconductor device
FIG. First, in FIG.+Buried layer 2, P
+On the P-type silicon substrate 1 on which the buried layer 3 is formed,
After forming an epitaxial layer having a thickness,
And a P-type well layer 5 are formed. Then, LO
Separated SiO by COS methodTwoAfter forming the film 6, LOC
Si used for OS methodThreeN FourRemove the membrane and bipolar tiger
N of transistor+Collector wall diffusion layer 7 and P-type active layer
The source diffusion layer 8 is formed.

【0021】次に、図2において、SiO2 膜をたとえ
ば100 nm堆積し、レジストパターン29をマスクにして
MOS領域のSiO2 膜を除去し、バイポーラ領域Si
2 膜30を形成する。さらに、同じレジストパターン29
をマスクにしてMOS領域の30nm程度のLOCOSの
下地SiO2 膜27を除去し、MOS領域のシリコン基板
表面を露出する。このとき、100 nm程度のバイポーラ
領域SiO2 膜30と30nm程度のLOCOSの下地Si
2 膜27はバイポーラトランジスタのエミッタ領域およ
びベース領域とエミッタ電極間を電気的に絶縁する役割
を果たしている。ここで、たとえばバイポーラ領域Si
2 膜30を形成せずに、30nm程度のLOCOSの下地
SiO2 膜27だけでエミッタ領域およびベース領域とエ
ミッタ電極間を電気的に絶縁する役割を果たすことも可
能である。
Next, in FIG. 2, SiO 2 film, for example 100 nm is deposited, a resist pattern 29 is removed the SiO 2 film of the MOS region as a mask, the bipolar region Si
An O 2 film 30 is formed. Furthermore, the same resist pattern 29
Is used as a mask to remove the underlying SiO 2 film 27 of LOCOS of about 30 nm in the MOS region to expose the silicon substrate surface in the MOS region. At this time, a bipolar region SiO 2 film 30 of about 100 nm and a base Si of LOCOS of about 30 nm are formed.
The O 2 film 27 plays a role of electrically insulating the emitter region and the base region of the bipolar transistor from the emitter electrode. Here, for example, the bipolar region Si
Instead of forming the O 2 film 30, the LOCOS base SiO 2 film 27 having a thickness of about 30 nm alone can also serve to electrically insulate the emitter region and the base region from the emitter electrode.

【0022】次に、図3において、レジストパターン29
を除去した後、10nm程度のゲート酸化膜31を形成す
る。このとき、バイポーラ領域はバイポーラ領域SiO
2 膜30に覆われており、シリコン基板表面は直接酸化さ
れない。また、たとえばバイポーラ領域SiO2 膜30を
CVD(Chemical Vapor Deposi
tion)法によって800 ℃程度の堆積温度で形成した
場合には、このゲート酸化形成を850 ℃から900 ℃で行
なうことでCVD膜の緻密化ができる。次に、ゲート酸
化膜31およびバイポーラ領域SiO2 膜30の表面を、た
とえばアンモニアガス雰囲気中で900 ℃から1100℃の温
度で30秒程度のランプアニールして窒化することによ
り、2nm〜5nmの窒化絶縁膜32を形成する。ここ
で、特にバイポーラ領域SiO2 膜30の組成がシリコン
リッチである場合やエミッタ電極となるPolySi膜
中に水素原子が多く存在している場合、SiO2 などの
絶縁膜とエミッタ電極となるPolySi膜の間での反
応による組成変化、ボイドや欠陥の発生が起因して電気
特性の劣化が起こることがあるが、ゲート酸化時のバイ
ポーラ領域SiO2 膜30の緻密化とバイポーラ領域Si
2 膜30の表面を窒化して窒化絶縁膜32を形成すること
によって、構造の安定化を図っている。なお、窒化絶縁
膜32を形成する方法として、他にCVD法を使用しても
よい。
Next, referring to FIG.
After the removal, a gate oxide film 31 of about 10 nm is formed. At this time, the bipolar region is a bipolar region SiO
It is covered with the two films 30, and the silicon substrate surface is not directly oxidized. Further, for example, the bipolar region SiO 2 film 30 is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition).
In the case where the gate oxide is formed at a deposition temperature of about 800 ° C. by the T.I. method at 850 ° C. to 900 ° C., the CVD film can be densified. Next, the surfaces of the gate oxide film 31 and the bipolar region SiO 2 film 30 are nitrided by, for example, lamp annealing at a temperature of 900 ° C. to 1100 ° C. for about 30 seconds in an ammonia gas atmosphere, thereby nitriding to a thickness of 2 to 5 nm. An insulating film 32 is formed. Here, particularly when the composition of the bipolar region SiO 2 film 30 is silicon-rich or when many hydrogen atoms are present in the PolySi film serving as the emitter electrode, an insulating film such as SiO 2 and a PolySi film serving as the emitter electrode are formed. The electrical characteristics may be degraded due to a change in composition due to the reaction between the electrodes and the generation of voids and defects. However, the densification of the bipolar region SiO 2 film 30 and the bipolar region
The structure of the O 2 film 30 is stabilized by nitriding the surface of the O 2 film 30 to form a nitride insulating film 32. Note that, as a method for forming the nitride insulating film 32, a CVD method may be used instead.

【0023】次に、図4において、レジストパターン33
をマスクにして窒化絶縁膜32、バイポーラ領域SiO2
膜30、LOCOSの下地SiO2 膜27をエッチングして
エミッタ窓を形成する。この後、レジストパターン33を
除去するが、その際ゲート酸化膜が露出していると、汚
染や損傷が起こり、ゲート酸化膜の耐圧不良などの問題
が生じるが、ここではゲート酸化膜31の表面を窒化する
ことにより窒化絶縁膜32が形成されているので、レジス
トパターン33を除去する際のゲート酸化膜への影響を抑
えることができる。
Next, referring to FIG.
With the nitride insulating film 32 and the bipolar region SiO 2
The emitter window is formed by etching the film 30 and the underlying SiO 2 film 27 of LOCOS. Thereafter, the resist pattern 33 is removed. At this time, if the gate oxide film is exposed, contamination and damage occur, and problems such as a breakdown voltage failure of the gate oxide film occur. Since the nitride insulating film 32 is formed by nitriding, the influence on the gate oxide film when removing the resist pattern 33 can be suppressed.

【0024】次に、図5において、エミッタ窓の自然形
成膜を除去するためのディップエッチ後にエミッタ電極
およびゲート電極となるPolySi膜34をたとえば33
0 nm形成する。ここで、ゲート酸化膜形成後連続して
窒化絶縁膜を形成しているので、ディップエッチ時にゲ
ート酸化膜が表面に露出しなくなり、ディップエッチに
よるゲート酸化膜のピンホール発生やゲート酸化膜厚の
減少を防ぐことができ、デバイスの微細化に対応したゲ
ート酸化膜の薄膜化が可能になった。さらに、ゲート絶
縁膜のディップエッチ耐性が向上したことで、ゲート電
極となるPolySi膜と、バイポーラトランジスタの
電気特性の安定化を図る上で堆積直前にディップエッチ
が必要なエミッタ電極となるPolySi膜の同時形成
が可能になり、従来、同時形成が困難であった製造方法
と比べて工程の簡略化が実現できる。
Next, in FIG. 5, after dip etching for removing a naturally formed film of the emitter window, a PolySi film 34 serving as an emitter electrode and a gate electrode is formed, for example, by 33.
0 nm is formed. Here, since the nitride insulating film is formed continuously after the formation of the gate oxide film, the gate oxide film is not exposed to the surface at the time of dip etching. The reduction can be prevented, and the gate oxide film can be made thinner corresponding to the miniaturization of devices. Furthermore, the improvement in the dip-etch resistance of the gate insulating film allows the poly-Si film serving as a gate electrode and the poly-Si film serving as an emitter electrode requiring a dip etch immediately before deposition to stabilize the electrical characteristics of the bipolar transistor. Simultaneous formation becomes possible, and simplification of the process can be realized as compared with a manufacturing method in which simultaneous formation was conventionally difficult.

【0025】次に、図6において、レジストパターン35
をマスクにして、エミッタ電極、MOSゲート電極とな
るPolySi膜34のパターンを形成する。次に、レジ
ストパターン35を除去して、エミッタ電極およびゲート
電極となるPolySi膜中にたとえば燐のような不純
物をイオン注入し、後の熱処理によってPolySi膜
の低抵抗化を行なう。ここで、エミッタ電極やNチャン
ネル型MOSゲート電極およびPチャンネル型MOSゲ
ート電極となるPolySi膜中へそれぞれ導入する不
純物の種類は、必要に応じて変えてもよい。たとえばM
OSゲート電極となるPolySi膜中へ導入する不純
物としてホウ素のような拡散係数の大きいものを用いた
場合、従来のようにゲート絶縁膜としてSiO 2 膜だけ
の構造のものでは、ホウ素がゲート絶縁膜を突き抜けて
トランジスタ特性の劣化を招くことがあったが、ゲート
酸化膜上の窒化絶縁膜がホウ素の拡散を阻止すること
で、不純物拡散に対するゲート絶縁膜の劣化耐性を向上
させている。
Next, referring to FIG.
Are used as masks to form emitter electrodes and MOS gate electrodes.
The pattern of the PolySi film 34 is formed. Next, the cash register
After removing the strike pattern 35, the emitter electrode and the gate
Impurities such as phosphorus in the PolySi film serving as an electrode
The material is ion-implanted, and a poly-Si film is formed by a subsequent heat treatment.
Of the resistance is reduced. Here, the emitter electrode and N channel
N-channel MOS gate electrode and P-channel MOS gate
To be introduced into the PolySi film that will be the
The type of the pure product may be changed as needed. For example, M
Impurities introduced into PolySi film to be OS gate electrode
A material with a large diffusion coefficient, such as boron, was used
In this case, as in the conventional case, SiO 2 is used as the gate insulating film. TwoMembrane only
In the structure, boron penetrates through the gate insulating film
Degradation of transistor characteristics sometimes occurred, but gate
Insulating nitride film on oxide film prevents boron diffusion
Improves the resistance of the gate insulating film to degradation due to impurity diffusion
Let me.

【0026】次に、図7において、SiO2 膜をたとえ
ば250 nm全面に堆積した後、異方性のドライエッチン
グ法によって250 nmのSiO2 膜と2nm〜5nmの
窒化絶縁膜32と10nm程度のゲート酸化膜31を除去し、
MOSトランジスタのソース・ドレイン領域を露出させ
る。ここで、異方性のドライエッチングを行う前のバイ
ポーラトランジスタ領域には250 nmのSiO2 膜の下
に2nm〜5nmの窒化絶縁膜32と100 nm程度のバイ
ポーラ領域SiO2 膜30と30nm程度のLOCOSの下
地SiO2 膜27の各絶縁膜が存在しているが、100 nm
程度絶縁膜が残存しても特に問題ない。この工程によ
り、エミッタ電極やNチャンネル型MOSゲート電極お
よびPチャンネル型MOSゲート電極となるPolyS
i膜の側面に側壁SiO2 膜37が220 nmの幅で形成さ
れる。
Next, in FIG. 7, after depositing a SiO 2 film over the entire surface of, for example, 250 nm, a 250 nm SiO 2 film, a 2 to 5 nm nitride insulating film 32 and a 10 nm Removing the gate oxide film 31;
The source / drain regions of the MOS transistor are exposed. Here, the order of the bipolar region SiO 2 film 30 and 30nm of nitride insulating film 32 with about 100 nm of 2nm~5nm under the SiO 2 film of 250 nm in front of the bipolar transistor region to perform anisotropic dry etching Although each insulating film of the LOCOS base SiO 2 film 27 exists,
There is no particular problem even if the insulating film remains to some extent. By this step, PolyS which becomes an emitter electrode, an N-channel type MOS gate electrode and a P-channel type MOS gate electrode is formed.
On the side surface of the i film, a side wall SiO 2 film 37 is formed with a width of 220 nm.

【0027】次に、図8において、エミッタ電極となる
PolySi膜中からの不純物の熱拡散によって、N+
エミッタ拡散層36をP型活性ベース拡散層8に形成す
る。次に、ホウ素をイオン注入してPチャンネル型MO
Sトランジスタのソース・ドレインP+ 拡散層38を形成
し、砒素をイオン注入してNチャンネル型MOSトラン
ジスタのソース・ドレインN+ 拡散層39を形成する。さ
らに、層間絶縁膜40を全面に堆積した後、たとえば900
℃30分の熱処理により表面の平坦化を行なう。その後、
各金属配線41を形成すれば、図8のごとき構造の半導体
装置が得られる。
Next, in FIG. 8, N + is formed by thermal diffusion of impurities from the PolySi film serving as an emitter electrode.
An emitter diffusion layer 36 is formed in the P-type active base diffusion layer 8. Next, boron is ion-implanted to form a P-channel type MO.
A source / drain P + diffusion layer 38 of the S transistor is formed, and arsenic is ion-implanted to form a source / drain N + diffusion layer 39 of the N-channel MOS transistor. Further, after the interlayer insulating film 40 is deposited on the entire surface, for example, 900
The surface is flattened by a heat treatment at 30 ° C. for 30 minutes. afterwards,
By forming each metal wiring 41, a semiconductor device having a structure as shown in FIG. 8 can be obtained.

【0028】図9〜図13は本発明の第2の実施例におけ
るBi−CMOS型半導体装置の各製造工程のプロセス
断面図を示し、製造工程の最初の部分は第1の実施例の
図1〜図4と同一であるので、省略する。
FIGS. 9 to 13 show process cross-sectional views of respective manufacturing steps of a Bi-CMOS semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The first part of the manufacturing steps is shown in FIG. 1 of the first embodiment. 4 to FIG.

【0029】第1の実施例に示す図4の工程において、
エミッタ窓を形成した後で、図9において、エミッタ窓
の自然形成膜を除去するための最初のディップエッチ後
にエミッタ電極およびゲート電極の一部となるSi薄膜
51をたとえば30nm形成する。次に、図10において、エ
ミッタ領域にたとえば砒素を70keV、2×1015/cm 2
の条件でSi薄膜51を介してイオン注入し、N+ エミッ
タ拡散層52をP型活性ベース拡散層8に形成する。さら
に、自然形成膜を除去するための2番目のディップエッ
チ後にエミッタ電極およびゲート電極の一部となるPo
lySi薄膜53をたとえば300 nm形成する。ここで、
Si薄膜51とPolySi薄膜53の間には自然酸化膜が
1nm程度存在している。さらに、Si薄膜51とPol
ySi薄膜53をエミッタ電極およびゲート電極にパター
ンニングするためのレジストパターン54を形成する。
In the process of FIG. 4 shown in the first embodiment,
After forming the emitter window, FIG.
After the first dip etch to remove the naturally formed film
Si thin film which becomes part of the emitter electrode and gate electrode
51 is formed to have a thickness of, for example, 30 nm. Next, in FIG.
Arsenic, for example, at 70 keV, 2 × 1015/cm Two
Ion implantation through the Si thin film 51 under the conditions of+Emi
A diffusion layer 52 is formed in the P-type active base diffusion layer 8. Further
Next, a second dip edge for removing the naturally formed film
Which becomes part of the emitter electrode and the gate electrode after
The lySi thin film 53 is formed, for example, to a thickness of 300 nm. here,
A natural oxide film is formed between the Si thin film 51 and the PolySi thin film 53.
There is about 1 nm. Furthermore, the Si thin film 51 and Pol
Put ySi thin film 53 on emitter electrode and gate electrode
A resist pattern 54 for lining is formed.

【0030】このように、Si薄膜51を介してイオン注
入し、N+エミッタ拡散層52を形成することで、Si基
板とPolySi膜などのCVD法によるSi膜界面に
存在する自然酸化膜の影響を受けることなくN+ エミッ
タ拡散層52の形成が可能になる。これによって従来より
も低温のプロセスでの半導体装置の製造が可能になっ
た。さらに、ゲート酸化膜形成後連続して窒化絶縁膜を
形成しているので、最初のディップエッチ時にゲート酸
化膜が表面に露出しなくなり、ディップエッチによるゲ
ート酸化膜のピンホール発生やゲート酸化膜厚の減少を
防ぐことができ、デバイスの微細化に対応したゲート酸
化膜の薄膜化が可能になった。さらに、ゲート絶縁膜の
ディップエッチ耐性が向上したことで、ゲート電極とな
るPolySi膜と、バイポーラトランジスタの電気特
性の安定化を図る上で堆積直前にディップエッチが必要
なエミッタ電極となるPolySi膜の同時形成が可能
になり、従来、同時形成が困難であった製造方法と比べ
て工程の簡略化が実現できる。次に、レジストパターン
54をマスクにして、エミッタ電極、MOSゲート電極と
なるPolySi膜53のパターンを形成する。
As described above, by performing ion implantation through the Si thin film 51 to form the N + emitter diffusion layer 52, the influence of the natural oxide film existing at the interface between the Si substrate and the Si film by the CVD method such as the PolySi film. The formation of the N + emitter diffusion layer 52 is possible without receiving the light. As a result, it has become possible to manufacture a semiconductor device by a lower temperature process. Furthermore, since the nitride insulating film is formed continuously after the gate oxide film is formed, the gate oxide film is not exposed to the surface during the first dip etching, so that the dip etching causes pinholes in the gate oxide film and the gate oxide film thickness. Thus, the gate oxide film can be made thinner in response to the miniaturization of devices. Furthermore, the improvement in the dip-etch resistance of the gate insulating film allows the poly-Si film serving as a gate electrode and the poly-Si film serving as an emitter electrode requiring a dip etch immediately before deposition to stabilize the electrical characteristics of the bipolar transistor. Simultaneous formation becomes possible, and simplification of the process can be realized as compared with a manufacturing method in which simultaneous formation was conventionally difficult. Next, resist pattern
Using the mask 54 as a mask, a pattern of a PolySi film 53 to be an emitter electrode and a MOS gate electrode is formed.

【0031】次に、レジストパターン54を除去して、エ
ミッタ電極およびゲート電極となるPolySi膜中に
たとえば燐のような不純物をイオン注入し、後の熱処理
によってPolySi膜の低抵抗化を行なう。ここで、
エミッタ電極やNチャンネル型MOSゲート電極および
Pチャンネル型MOSゲート電極となるPolySi膜
中へそれぞれ導入する不純物の種類は、必要に応じて変
えてもよい。たとえばMOSゲート電極となるPoly
Si膜中へ導入する不純物としてホウ素のような拡散係
数の大きいものを用いた場合、従来のようにゲート絶縁
膜としてSiO 2 膜だけの構造のものでは、ホウ素がゲ
ート絶縁膜を突き抜けてトランジスタ特性の劣化を招く
ことがあったが、ゲート酸化膜上の窒化絶縁膜およびS
i薄膜51とPolySi薄膜53の間に存在する自然酸化
膜がホウ素の拡散を阻止することで、不純物拡散に対す
るゲート絶縁膜の劣化耐性を向上させている。
Next, the resist pattern 54 is removed, and
In the PolySi film to be the emitter electrode and the gate electrode
For example, ion implantation of impurities such as phosphorus and subsequent heat treatment
This lowers the resistance of the PolySi film. here,
Emitter electrode, N-channel type MOS gate electrode and
PolySi film to be a P-channel MOS gate electrode
The type of impurity to be introduced into each is changed as necessary.
You may get. For example, Poly which becomes a MOS gate electrode
A diffusion agent such as boron as an impurity to be introduced into the Si film.
If a large number is used, the gate insulation will be
SiO as film TwoIn a film-only structure, boron is
Through the gate insulating film, causing deterioration of transistor characteristics
However, the nitride insulating film on the gate oxide film and S
Spontaneous oxidation existing between i thin film 51 and PolySi thin film 53
The film blocks the diffusion of boron, preventing the diffusion of impurities.
Of the gate insulating film is improved.

【0032】次に、SiO2 膜をたとえば250 nm全面
に堆積した後、異方性のドライエッチング法によって25
0 nmのSiO2 膜と2nm〜5nmの窒化絶縁膜32と
10nm程度のゲート酸化膜31を除去し、MOSトランジ
スタのソース・ドレイン領域を露出させる。ここで、異
方性のドライエッチングを行なう前のバイポーラトラン
ジスタ領域には250 nmのSiO2 膜の下に2nm〜5
nmの窒化絶縁膜32と100 nm程度のバイポーラ領域S
iO2 膜30と30nm程度のLOCOSの下地SiO2
27の各絶縁膜が残存しているが、100 nm程度絶縁膜が
存在しても特に問題ない。この工程により、エミッタ電
極やNチャンネル型MOSゲート電極およびPチャンネ
ル型MOSゲート電極となるPolySi膜の側面に側
壁SiO 2 膜55が220 nmの幅で形成される。
Next, the SiOTwoFor example, over the entire 250 nm film
And then anisotropic dry etching
0 nm SiOTwoFilm and a 2-5 nm nitride insulating film 32
The gate oxide film 31 of about 10 nm is removed, and the MOS transistor is removed.
The source / drain region of the star is exposed. Here, different
Bipolar transistor before isotropic dry etching
250 nm SiOTwo2nm-5 below the membrane
nm nitride insulating film 32 and a bipolar region S of about 100 nm.
iOTwoFilm 30 and LOCOS base SiO of about 30 nmTwofilm
Although each insulating film of 27 remains, the insulating film of about 100 nm
There is no particular problem if present. This process allows the emitter
Pole and N-channel MOS gate electrode and P-channel
On the side of the PolySi film that will be the
Wall SiO TwoA film 55 is formed with a width of 220 nm.

【0033】次に、ホウ素をイオン注入してPチャンネ
ル型MOSトランジスタのソース・ドレインP+ 拡散層
56を形成し、砒素をイオン注入してNチャンネル型MO
Sトランジスタのソース・ドレインN+ 拡散層57を形成
する。さらに、層間絶縁膜40を全面に堆積した後、たと
えば900 ℃30分の熱処理により表面の平坦化を行なう。
その後、各金属配線41を形成すれば、図11のごとき構造
の半導体装置が得られる。
Next, boron is ion-implanted to form a source / drain P + diffusion layer of a P-channel type MOS transistor.
56 is formed, and arsenic is ion-implanted to form an N-channel MO.
The source / drain N + diffusion layer 57 of the S transistor is formed. Further, after the interlayer insulating film 40 is deposited on the entire surface, the surface is flattened by, for example, heat treatment at 900 ° C. for 30 minutes.
Thereafter, by forming each metal wiring 41, a semiconductor device having a structure as shown in FIG. 11 is obtained.

【0034】図12は上記第2の実施例でのバイポーラト
ランジスタのエミッタ電極部分の拡大図、図13は上記第
2の実施例でのMOSトランジスタのゲート電極部分の
拡大図を示したものである。
FIG. 12 is an enlarged view of the emitter electrode portion of the bipolar transistor according to the second embodiment, and FIG. 13 is an enlarged view of the gate electrode portion of the MOS transistor according to the second embodiment. .

【0035】なお、第1の実施例ではエミッタ電極およ
びゲート電極となるPolySi膜34を使用したが、そ
の他の導電体膜であれば特にPolySi膜に限定しな
い。また、第2の実施例ではSi薄膜51を使用したが、
アモルファスSi膜としてもPolySi膜としてもよ
い。
In the first embodiment, the PolySi film 34 serving as an emitter electrode and a gate electrode is used. However, the present invention is not particularly limited to a PolySi film as long as it is another conductive film. In the second embodiment, the Si thin film 51 is used.
It may be an amorphous Si film or a PolySi film.

【0036】また、第2の実施例ではエミッタ電極およ
びゲート電極の一部となるSi薄膜51をたとえば30nm
形成し、エミッタ領域に砒素をSi薄膜51を介してイオ
ン注入し、N+ エミッタ拡散層52を形成し、さらに、自
然形成膜を除去するための2番目のディップエッチ後に
エミッタ電極およびゲート電極の一部となるPolyS
i膜53をたとえば300 nm形成したが、PolySi膜
53の代わりに金属珪素膜(タングステンシリサイド、モ
リブデンシリサイド)などの導電体膜を採用すれば、電
極の抵抗を小さくすることができて好ましい。
In the second embodiment, the Si thin film 51, which is to be a part of the emitter electrode and the gate electrode, is
Arsenic is ion-implanted into the emitter region through a Si thin film 51 to form an N + emitter diffusion layer 52. Further, after a second dip etch for removing the naturally formed film, the emitter electrode and the gate electrode are removed. PolyS to be a part
The i-film 53 is formed, for example, to a thickness of 300 nm.
It is preferable to use a conductor film such as a metal silicon film (tungsten silicide or molybdenum silicide) instead of 53 because the resistance of the electrode can be reduced.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、下記に示
す効果が得られた。 (1)エミッタ窓形成後、PolySi膜堆積前の自然
酸化膜除去のディップエッチ時にゲート酸化膜が表面に
露出しなくなり、ゲート酸化膜のピンホール発生を防ぐ
ことができ、さらにデバイスの微細化に対応したゲート
酸化膜の薄膜化が可能になった。
According to the present invention, the following effects can be obtained. (1) After the emitter window is formed, the gate oxide film is not exposed to the surface at the time of dip etching for removing the natural oxide film before depositing the PolySi film, so that the occurrence of pinholes in the gate oxide film can be prevented and further miniaturization of the device can be achieved. The corresponding gate oxide film can be made thinner.

【0038】(2)ゲート酸化膜上に窒化絶縁膜を形成
したゲート絶縁膜を用いることで、特に拡散係数の大き
いホウ素などの不純物がゲート酸化膜を突き抜けるのを
窒化絶縁膜が防ぐ効果が発揮されて、トランジスタ特性
の信頼性向上を図ることができた。さらに、ゲート電極
となるPolySi膜を自然酸化膜を挟むようにして複
数に分けて堆積すれば、PolySi膜/PolySi
膜界面の自然酸化膜が窒化絶縁膜と同様に不純物がゲー
ト酸化膜を突き抜けるのを防ぐ効果を発揮して、より一
層トランジスタ特性の信頼性向上を図ることができた。
(2) By using a gate insulating film in which a nitride insulating film is formed on a gate oxide film, the nitride insulating film exhibits an effect of preventing impurities such as boron having a large diffusion coefficient from penetrating the gate oxide film. As a result, the reliability of the transistor characteristics can be improved. Further, if a poly-Si film serving as a gate electrode is divided into a plurality of parts so as to sandwich a natural oxide film, the poly-Si film / PolySi film can be formed.
As in the case of the nitride insulating film, the natural oxide film at the film interface has an effect of preventing impurities from penetrating through the gate oxide film, and the reliability of transistor characteristics can be further improved.

【0039】(3)ゲート酸化膜形成後連続して窒化絶
縁膜を形成する構造にすることで、バイポーラトランジ
スタのエミッタ窓を形成する工程における、ゲート酸化
膜の汚染や損傷によるゲート酸化膜の耐圧不良などの問
題が生じることなく、エミッタ電極としてのPolyS
i膜とゲート電極としてのPolySi膜を同時に堆積
することが可能になり、バイポーラトランジスタとMO
Sトランジスタ双方の特性を劣化させることなく、工程
数の削減を図ることができた。
(3) With the structure in which the nitride insulating film is formed continuously after the formation of the gate oxide film, the withstand voltage of the gate oxide film due to contamination or damage of the gate oxide film in the step of forming the emitter window of the bipolar transistor PolyS as an emitter electrode without problems such as defects
i film and a PolySi film as a gate electrode can be simultaneously deposited.
The number of steps could be reduced without deteriorating the characteristics of both S transistors.

【0040】(4)バイポーラトランジスタのエミッタ窓
を形成しているSiO2 などの絶縁膜とエミッタ電極と
なるPolySi膜の間に窒化絶縁薄膜を挟むことによ
って、双方の膜間での反応を阻止し、組成変化、ボイド
や欠陥の発生を防いで、電気特性の安定的向上を図るこ
とができた。
(4) By sandwiching a nitride insulating thin film between an insulating film such as SiO 2 forming an emitter window of a bipolar transistor and a PolySi film serving as an emitter electrode, a reaction between both films is prevented. In addition, it was possible to prevent a change in composition, generation of voids and defects, and to stably improve electric characteristics.

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

【図1】本発明の第1の実施例における第1の製造工程
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first manufacturing process according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例における第2の製造工程
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a second manufacturing step in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例における第3の製造工程
断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a third manufacturing step in the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例における第4の製造工程
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a fourth manufacturing step in the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例における第5の製造工程
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a fifth manufacturing step in the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施例における第6の製造工程
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a sixth manufacturing step in the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施例における第7の製造工程
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a seventh manufacturing step in the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施例における最終構造断面図
である。
FIG. 8 is a sectional view of a final structure according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例における第1の製造工程
断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first manufacturing step in the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施例における第2の製造工程
断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a second manufacturing step in the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施例における最終構造断面図
である。
FIG. 11 is a sectional view of a final structure according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施例における最終構造断面図
のバイポーラトランジスタの拡大図である。
FIG. 12 is an enlarged view of a bipolar transistor of a final structure sectional view in a second example of the present invention.

【図13】本発明の第2の実施例における最終構造断面図
のMOSトランジスタの拡大図である。
FIG. 13 is an enlarged view of a MOS transistor having a final structure sectional view according to the second embodiment of the present invention.

【図14】従来の構造断面図である。FIG. 14 is a sectional view of a conventional structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2 N+ 埋込層 3 P+ 埋込層 4 N型ウェル層 5 P型ウェル層 6 分離SiO2 膜 7 N+ コレクタウォール拡散層 8 P型活性ベース拡散層 27 LOCOS下地SiO2 膜 29 レジストパターン(バイポーラ領域SiO2 膜パ
タ−ンニング用) 30 バイポーラ領域SiO2 膜 31 ゲート酸化膜 32 窒化膜 33 レジストパターン(バイポーラエミッタ窓パター
ンニング用) 34 PolySi膜 35 レジストパターン(バイポーラエミッタ電極、M
OSゲート電極パターンニング用) 36 N+ エミッタ拡散層 37 側壁SiO2 膜 38 P+ 拡散層(ソース・ドレイン) 39 N+ 拡散層(ソース・ドレイン) 40 層間絶縁膜 41 金属配線 51 Si薄膜 52 N+ エミッタ拡散層 53 PolySi膜 54 レジストパターン(バイポーラエミッタ電極、M
OSゲート電極パターンニング用) 55 側壁SiO2 膜 56 P+ 拡散層(ソース・ドレイン) 57 N+ 拡散層(ソース・ドレイン) 58 層間絶縁膜 59 金属配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type silicon substrate 2 N + buried layer 3 P + buried layer 4 N-type well layer 5 P-type well layer 6 Separation SiO 2 film 7 N + collector wall diffusion layer 8 P-type active base diffusion layer 27 LOCOS base SiO 2 film 29 resist pattern (for patterning bipolar area SiO 2 film) 30 bipolar area SiO 2 film 31 gate oxide film 32 nitride film 33 resist pattern (for patterning bipolar emitter window) 34 PolySi film 35 resist pattern (for bipolar emitter electrode) , M
(For OS gate electrode patterning) 36 N + emitter diffusion layer 37 Side wall SiO 2 film 38 P + diffusion layer (source / drain) 39 N + diffusion layer (source / drain) 40 interlayer insulating film 41 metal wiring 51 Si thin film 52 N + Emitter diffusion layer 53 PolySi film 54 resist pattern (bipolar emitter electrode, M
OS gate electrode patterning) 55 Side wall SiO 2 film 56 P + diffusion layer (source / drain) 57 N + diffusion layer (source / drain) 58 Interlayer insulating film 59 Metal wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/43 29/78 (72)発明者 下村 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−20073(JP,A) 特開 平1−261867(JP,A) 特開 平2−83934(JP,A) 特開 昭61−91961(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8249 H01L 21/283 H01L 21/336 H01L 21/768 H01L 27/06 H01L 29/43 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 29/43 29/78 (72) Inventor Hiroshi Shimomura 1006 Ojidoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-3-20073 (JP, A) JP-A 1-28667 (JP, A) JP-A-2-83934 (JP, A) JP-A-61-91961 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8249 H01L 21/283 H01L 21/336 H01L 21/768 H01L 27/06 H01L 29/43 H01L 29/78

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上のMOS領域のゲート酸化
に形成された窒化による絶縁膜と、前記窒化による絶
縁膜の上に形成された第1の導電膜およびその上に形成
された第2の導電膜間に挟まれた自然形成絶縁膜を有
し、前記窒化による絶縁膜と前記自然形成絶縁膜を前記
第2の導電膜に導入された不純物が前記ゲート酸化膜を
突き抜けることを阻止するバリヤに構成したことを特徴
とする半導体装置。
1. A gate oxide film in a MOS region on a semiconductor substrate.
An insulating film formed by nitriding formed thereon; a first conductive film formed on the insulating film formed by nitriding; and a naturally formed insulating film sandwiched between a second conductive film formed thereon. semiconductor device, and wherein the impurity of the spontaneous formation insulating film and the insulating film is introduced into the second conductive film by nitriding is constructed barrier that prevents penetrating the gate oxide film.
【請求項2】半導体基板の上のMOS領域にゲート酸化
膜を形成する工程と、前記ゲート酸化膜上に窒化による
絶縁膜を形成する工程と、前記窒化による絶縁膜上に第
1の導電膜を形成する工程と、前記第1の導電膜上に不
純物の拡散を阻止することができる自然形成絶縁膜を挟
んで第2の導電膜を形成する工程と、前記第1と第2の
導電膜とこれら導電膜に挟まれた前記自然形成絶縁膜を
エッチングしてゲート電極となる導電体膜パターンとを
形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
2. The method according to claim 1 , wherein a gate oxide is applied to a MOS region on the semiconductor substrate.
Forming a film and nitriding on the gate oxide film
Forming an insulating film; and forming an insulating film on the insulating film by nitriding.
Forming a first conductive film; and forming a conductive film on the first conductive film.
A naturally formed insulating film that can prevent diffusion of pure substances
Forming a second conductive film by using the first and second conductive films.
A conductive film and the naturally formed insulating film sandwiched between the conductive films;
The conductor film pattern that becomes the gate electrode by etching
Forming a semiconductor device.
Production method.
【請求項3】半導体基板の上のバイポーラトランジスタ
領域に所望の膜厚を有する第1の絶縁膜を形成する工程
と、前記半導体基板の上のMOS領域にゲート用の第2
の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜と第2の
絶縁膜の上にそれぞれ窒化による絶縁膜を形成する工程
と、バイポーラトランジスタのエミッタ領域の前記第1
の絶縁膜とその上の窒化による絶縁膜をエッチングして
エミッタ窓を形成する工程と、前記エミッタ窓の半導体
基板上の自然形成膜と窒化による絶縁膜上の表面洗浄で
形成された自然形成膜を除去する工程と、前記自然形成
膜を除去した後、前記エミッタ窓の半導体基板上と窒化
による絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜
をエッチングして、前記エミッタ窓上部に前記エミッタ
窓より大きいエミッタ電極となる導電体膜パターンと、
MOS領域にゲート電極となる導電体膜パターンとを形
成する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
3. A step of forming a first insulating film having a desired thickness in a bipolar transistor region on a semiconductor substrate, and forming a second gate film in a MOS region on the semiconductor substrate.
Forming an insulating film by nitriding on the first insulating film and the second insulating film, respectively; and forming the first insulating film on the first and second insulating films in the emitter region of the bipolar transistor.
Forming an emitter window by etching the insulating film and the nitrided insulating film thereon, and forming a naturally formed film on the semiconductor film of the emitter window and cleaning the surface of the insulating film by nitriding Removing the spontaneously formed film, forming a conductive film on the semiconductor substrate of the emitter window and on the insulating film formed by nitriding, etching the conductive film, and removing the conductive film on the emitter window. A conductor film pattern to be an emitter electrode larger than the emitter window,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a conductive film pattern to be a gate electrode in a MOS region.
【請求項4】半導体基板の上のバイポーラトランジスタ
領域に所望の膜厚を有する第1の絶縁膜を形成する工程
と、前記半導体基板の上のMOS領域にゲート用の第2
の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜と第2の
絶縁膜の上に窒化による絶縁膜を形成する工程と、バイ
ポーラトランジスタのエミッタ領域の前記第1の絶縁膜
とその上の窒化による絶縁膜をエッチングしてエミッタ
窓を形成する工程と、前記エミッタ窓の半導体基板上の
自然形成膜と窒化による絶縁膜上の表面洗浄で形成され
た自然形成膜を除去する工程と、前記自然形成膜を除去
した後、前記エミッタ窓の半導体基板上と窒化による絶
縁膜上に第1の導電膜を形成する工程と、前記第1の導
電膜上に自然形成絶縁膜を挟んで第2の導電膜を形成す
る工程と、前記第1と第2の導電膜とこれら導電膜に挟
まれた自然形成絶縁膜をエッチングして前記エミッタ窓
上部に前記エミッタ窓より大きいエミッタ電極となる導
電体膜パターンと、MOS領域にゲート電極となる導電
体膜パターンとを形成する工程を備えたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
4. A step of forming a first insulating film having a desired thickness in a bipolar transistor region on a semiconductor substrate, and forming a second gate film in a MOS region on the semiconductor substrate.
Forming an insulating film by nitriding on the first insulating film and the second insulating film; and forming the first insulating film on an emitter region of a bipolar transistor and the first insulating film on the first insulating film. Etching the insulating film by nitriding to form an emitter window; removing the naturally formed film on the semiconductor substrate of the emitter window and the naturally formed film formed by surface cleaning on the insulating film by nitriding; Forming a first conductive film on the semiconductor substrate of the emitter window and on the insulating film formed by nitriding after removing the naturally formed film; and forming a second conductive film on the first conductive film with the naturally formed insulating film interposed therebetween. Forming a conductive film, and etching the first and second conductive films and a naturally-formed insulating film sandwiched between the conductive films to form an emitter electrode above the emitter window to be an emitter electrode larger than the emitter window Membrane pattern The method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a step of forming a conductive film pattern serving as a gate electrode in the MOS region.
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