JP3240823B2 - Method for manufacturing BiCMOS type semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing BiCMOS type semiconductor deviceInfo
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- JP3240823B2 JP3240823B2 JP09030594A JP9030594A JP3240823B2 JP 3240823 B2 JP3240823 B2 JP 3240823B2 JP 09030594 A JP09030594 A JP 09030594A JP 9030594 A JP9030594 A JP 9030594A JP 3240823 B2 JP3240823 B2 JP 3240823B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上にバイポ
ーラトランジスタとMOSトランジスタとが形成してあ
るBiCMOS型半導体装置およびその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a BiCMOS type semiconductor device in which a bipolar transistor and a MOS transistor are formed on a semiconductor substrate, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】信学技法SDM93−151,ICD9
3−145(1993−11)の「低電圧動作マージン
を拡大した1MビットBiCMOS−TTL型SRA
M」には、第1層目のポリシリコン層をMOSトランジ
スタのゲート電極として用い、第2層目のポリシリコン
層をバイポーラトランジスタのベース電極、第3層目の
ポリシリコン層をバイポーラトランジスタのエミッタ電
極とメモリセル内のグランド配線として用い、第4層目
と第5層目のポリシリコン層でTFT(薄膜トランジス
タ)を形成し、バイポーラトランジスタのエミッタ/ベ
ースを自己整合的に形成した従来技術が記載されてい
る。2. Description of the Related Art Signaling techniques SDM93-151, ICD9
3-145 (1993-3), "1 Mbit BiCMOS-TTL SRA with Extended Low Voltage Operation Margin"
M ", the first polysilicon layer is used as the gate electrode of the MOS transistor, the second polysilicon layer is the base electrode of the bipolar transistor, and the third polysilicon layer is the emitter of the bipolar transistor. The prior art describes that a TFT (thin film transistor) is formed by the fourth and fifth polysilicon layers used as electrodes and ground wiring in a memory cell, and the emitter / base of the bipolar transistor is formed in a self-aligned manner. Have been.
【0003】一般的に、TFTの下層に位置する層間絶
縁膜は、リフロー処理あるいはエッチバック処理などに
より、平坦化のための処理が成されている。TFT形成
プロセスの露光条件のマージンを確保し、配線層の段切
れ防止を図るためである。In general, an interlayer insulating film located below a TFT is subjected to a flattening process by a reflow process or an etch-back process. This is to secure a margin of exposure conditions in the TFT forming process and prevent disconnection of the wiring layer.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平坦化
処理のためには、ある程度の膜厚の層間絶縁膜が必要で
あり、BiCMOS型半導体装置において、バイポーラ
トランジスタのエミッタ/ベースを自己整合的に形成す
るためのベース電極上に形成したオフセット絶縁膜の膜
厚も加味すると、その層間絶縁膜表面の段差は相当なも
のとなる。However, for the planarization process, an interlayer insulating film having a certain thickness is required. In a BiCMOS type semiconductor device, the emitter / base of the bipolar transistor is formed in a self-aligned manner. When considering the film thickness of the offset insulating film formed on the base electrode to a step of the interlayer insulating film surface is substantial.
【0005】上記従来技術の文献には、層間絶縁膜の平
坦化についての記載はないが、通常の方法で平坦化を行
っているのであれば、TFTの下層に位置する平坦化さ
れた層間絶縁膜と、エミッタ/ベースを分離するための
オフセット絶縁膜とを足した膜厚は相当大きい。このた
め、現実的には、層間絶縁膜の表面の段差はかなり大き
く、配線の段切れなどの課題を有している。さらに、絶
縁膜の膜厚が厚くなると、それに形成するコンタクトホ
ール内にタングステンプラグ電極を埋め込むとしても、
スパッタリング法により形成するバリヤメタル層の安定
した被覆性という点やコンタクト抵抗を含めたプロセス
の安定性という点では問題がある。[0005] The above-mentioned prior art document does not describe the planarization of the interlayer insulating film. However, if the planarization is performed by an ordinary method, the planarized interlayer insulating film located below the TFT is not provided. The film thickness including the film and the offset insulating film for separating the emitter / base is considerably large. Therefore, in reality, the step of the surface of the interlayer insulating film is quite large, and a problem such as disconnection of wiring. Furthermore, as the thickness of the insulating film increases, even if a tungsten plug electrode is buried in the contact hole formed therein,
There are problems in terms of stable coverage of the barrier metal layer formed by the sputtering method and process stability including contact resistance.
【0006】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、BiCMOS型半導体装置において、絶縁膜の表面
の段差が少なく、その上に、TFTあるいは配線層など
を良好なパターンで形成することができ、コンタクト抵
抗が少なく、特性が安定した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する
ことができるBiCMOS型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。The present invention has been made in view of such a situation, and in a BiCMOS type semiconductor device, a step on the surface of an insulating film is small, and a TFT or a wiring layer can be formed in a good pattern thereon. It is another object of the present invention to provide a BiCMOS type semiconductor device capable of forming a bipolar transistor and a MOS transistor having low contact resistance and stable characteristics on the same semiconductor substrate, and a method of manufacturing the same.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の観点に係るBiCMOS型半導体装
置の製造方法は、半導体基板の表面に、ゲート絶縁層を
介して第1導電層を成膜する工程と、上記第1導電層を
エッチング加工し、MOSトランジスタ形成領域に、M
OSトランジスタのゲート電極を形成する工程と、上記
ゲート電極の上に、層間絶縁膜を成膜する工程と、この
層間絶縁膜の上に、第2導電層を形成する工程と、この
第2導電層をエッチング加工し、バイポーラトランジス
タ形成領域には、ベース取り出し電極を形成し、MOS
トランジスタ形成領域には、MOSトランジスタのソー
ス・ドレイン領域に接続される配線層を形成する工程
と、上記ベース取り出し電極および配線層を構成する第
2導電層の上に、バイポーラトランジスタのエミッタお
よびベースを自己整合的に分離して形成するためのオフ
セットとなる、平坦化兼オフセット絶縁膜を形成する工
程と、上記平坦化兼オフセット絶縁膜の表面を平坦化す
る工程と、上記ベース取り出し電極に含まれる不純物を
半導体基板の表面に固相拡散させ、ベース領域を自己整
合的に形成する工程と、上記バイポーラトランジスタ形
成領域に位置する平坦化兼オフセット絶縁膜および上記
ベース取り出し電極をエッチング加工し、半導体基板の
表面を露出するベース・エミッタ用開口部を形成する工
程と、上記ベース・エミッタ用開口部の内壁部に、絶縁
性サイドウォールを形成する工程と、上記絶縁性サイド
ウォールが形成してあるベース・エミッタ用開口部内
に、エミッタ取り出し電極を入り込むように形成する工
程と、上記エミッタ取り出し電極からの不純物拡散によ
り、半導体基板の表面に、エミッタ領域を自己整合的に
形成する工程とを有する。 In order to achieve the above object, a BiCMOS type semiconductor device according to a first aspect of the present invention is provided.
The method of manufacturing the device includes forming a gate insulating layer on the surface of the semiconductor substrate.
Forming a first conductive layer through the first conductive layer,
Etching is performed, and M
Forming a gate electrode of the OS transistor;
Forming an interlayer insulating film on the gate electrode;
Forming a second conductive layer on the interlayer insulating film;
Etch the second conductive layer to form a bipolar transistor
A base extraction electrode is formed in the
In the transistor formation region, a MOS transistor saw
Forming a wiring layer connected to the drain region
And a second electrode forming the base extraction electrode and the wiring layer.
On the two conductive layers, the emitter and the bipolar transistor
Off to form a self-aligned base and base
A process to form a flattening and offset insulating film as a set
And flatten the surface of the flattening / offset insulating film.
And removing impurities contained in the base extraction electrode.
Solid phase diffusion on the surface of the semiconductor substrate to self-align the base region
And a bipolar transistor type.
Planarizing / offset insulating film located in the formation region and the above
Etching the base extraction electrode
Forming base / emitter openings to expose the surface
Insulating the inner wall of the base / emitter opening
Forming an insulating side wall and the insulating side
Inside the base / emitter opening where the wall is formed
To form an emitter extraction electrode
And impurity diffusion from the emitter extraction electrode.
The emitter region on the surface of the semiconductor substrate in a self-aligned manner.
Forming.
【0008】本発明の第2の観点に係るBiCMOS型
半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に、ゲート
絶縁層を介して第1導電層を成膜する工程と、上記第1
導電層をエッチング加工し、MOSトランジスタ形成領
域に、MOSトランジスタのゲート電極を形成する工程
と、上記ゲート電極の上に、層間絶縁膜を成膜する工程
と、この層間絶縁膜の上に、第2導電層を形成する工程
と、この第2導電層をエッチング加工し、バイポーラト
ランジスタ形成領域には、ベース取り出し電極を形成
し、MOSトランジスタ形成領域には、MOSトランジ
スタのソース・ドレイン領域に接続される配線層を形成
する工程と、上記ベース取り出し電極および配線層を構
成する第2導電層の上に、バイポーラトランジスタのエ
ミッタおよびベースを自己整合的に分離して形成するた
めのオフセットとなる、平坦化兼オフセット絶縁膜を形
成する工程と、上記平坦化兼オフセット絶縁膜の表面を
平坦化する工程と、上記ベース取り出し電極に含まれる
不純物を半導体基板の表面に固相拡散させ、ベース領域
を自己整合的に形成する工程と、上記平坦化兼オフセッ
ト絶縁膜の上にエッチングストップ検出層を形成する工
程と、上記バイポーラトランジスタ形成領域に位置する
エッチングストップ検出層、平坦化兼オフセット絶縁膜
および上記ベース取り出し電極をエッチング加工し、半
導体基板の表面を露出するベース・エミッタ用開口部を
形成する工程と、上記ベース・エミッタ用開口部内に入
り込むように、サイドウォール形成用絶縁膜を形成する
工程と、上記サイドウォール形成用絶縁膜を、上記エッ
チングストップ検出層の表面が露出することを検知する
まで、全面エッチバック加工し、上記ベース・エミッタ
用開口部の内壁部に、絶縁性サイドウォールを形成する
工程と、上記絶縁性サイドウォールが形成してあるベー
ス・エミッタ用開口部内に、エミッタ取り出し電極を入
り込むように形成し、このエミッタ取り出し電極のエッ
チング加工時に、エミッタ取り出し電極の下部以外の部
分の上記エッチングストップ検出層を除去する工程と、
上記エミッタ取り出し電極からの不純物拡散により、半
導体基板の表面に、エミッタ領域を自己整合的に形成す
る工程とを有する。 A BiCMOS type according to a second aspect of the present invention
A method of manufacturing a semiconductor device includes a method of forming a gate on a surface of a semiconductor substrate.
Forming a first conductive layer via an insulating layer;
Etching the conductive layer to form the MOS transistor
Forming a gate electrode of a MOS transistor in a region
Forming an interlayer insulating film on the gate electrode
Forming a second conductive layer on the interlayer insulating film
And etching the second conductive layer to form a bipolar
Base extraction electrode formed in transistor formation area
A MOS transistor is formed in the MOS transistor formation region.
Form wiring layers connected to the source and drain regions of the star
And forming the base extraction electrode and the wiring layer.
The bipolar transistor is formed on the second conductive layer to be formed.
Separator and base are formed in a self-aligned manner.
A flattened and offset insulating film that serves as an offset for
And the surface of the flattening and offset insulating film
Flattening step, included in the base extraction electrode
Impurities are solid-phase diffused on the surface of the semiconductor substrate, and the base region
Self-aligning process, and the flattening and offset
Of forming an etching stop detection layer on the insulating film
And located in the bipolar transistor formation region.
Etching stop detection layer, flattening and offset insulating film
And etching the base extraction electrode
Open the base / emitter opening to expose the surface of the conductor board.
Forming process and filling the base / emitter opening.
To form a sidewall-forming insulating film
Step and the side wall forming insulating film
Detects that the surface of the sensing layer is exposed
Etch-back processing until the base and emitter
An insulating sidewall on the inner wall of the opening
Process and the base on which the insulating sidewall is formed.
Insert the emitter extraction electrode into the emitter opening
And the edge of this emitter extraction electrode.
At the time of machining, parts other than the lower part of the emitter extraction electrode
Removing the etching stop detection layer for minutes.
Due to the impurity diffusion from the emitter extraction electrode,
An emitter region is formed in a self-aligned manner on the surface of a conductive substrate.
And
【0009】上記平坦化兼オフセット絶縁膜を、不純物
を含むリフロー膜で構成し、このリフロー膜を熱処理す
ることにより、平坦化処理を行い、その熱処理時に、同
時に、上記ベース取り出し電極に含まれる不純物を半導
体基板の表面に拡散させ、ベース領域を自己整合的に形
成することが好ましい。 The flattening / offset insulating film is made of an impurity
And a heat treatment of the reflow film.
In this way, a flattening process is performed and
Sometimes, the impurities contained in the base extraction electrode
Diffused on the surface of the body substrate to form the base region in a self-aligned
Preferably.
【0010】上記リフロー膜の少なくとも下層側には、
不純物を含まないノンドープ絶縁膜を形成することが好
ましい。 At least on the lower layer side of the reflow film,
It is preferable to form a non-doped insulating film containing no impurities.
Good.
【0011】上記ノンドープ絶縁膜を、TEOSを用い
たCVD法により形成することが好ましい。[0011] The upper SL undoped insulating film is preferably formed by a CVD method using TEOS.
【0012】上記第1導電層および第2導電層のうちの
少なくとも一方を、ポリシリコン膜と、シリサイド膜と
の積層構造であるポリサイド膜で形成することが好まし
い。It is preferable that at least one of the first conductive layer and the second conductive layer is formed of a polycide film having a stacked structure of a polysilicon film and a silicide film.
【0013】[0013]
【作用】本発明の第1の観点および第2の観点に係るB
iCMOS型半導体装置の製造方法で製造した本発明の
BiCMOS型半導体装置では、バイポーラトランジス
タのオフセット絶縁膜として、主としてMOSトランジ
スタ形成領域を平坦化するための平坦化絶縁膜を用いた
ので、オフセット絶縁膜とは別個に平坦化絶縁膜を成膜
する必要がなくなる。その結果、トータルでの絶縁膜の
膜厚が薄くなり、その絶縁膜の表面の段差の増大を防止
することができる。According to the first and second aspects of the present invention, B
In the BiCMOS type semiconductor device of the present invention manufactured by the method for manufacturing an iCMOS type semiconductor device, the offset insulating film is mainly used as the offset insulating film of the bipolar transistor for flattening the MOS transistor formation region. This eliminates the need for forming a planarizing insulating film separately. As a result, the total thickness of the insulating film is reduced, and an increase in the level difference on the surface of the insulating film can be prevented.
【0014】したがって、その絶縁膜の表面に、TFT
あるいは配線層を、高精度なパターンで、配線の段切れ
現象を生じさせることなく良好に形成することができ
る。また、絶縁膜の膜厚がトータルで薄くなることか
ら、その絶縁膜に形成するコンタクト部のコンタクト抵
抗が低減されると共に、製造プロセスが安定し、得られ
るトランジスタの特性も安定する。Therefore, a TFT is formed on the surface of the insulating film.
Alternatively, the wiring layer can be satisfactorily formed with a high-precision pattern without causing a disconnection phenomenon of the wiring. Further, since the thickness of the insulating film becomes thinner in total, the contact resistance of the contact portion formed in the insulating film is reduced, the manufacturing process is stabilized, and the characteristics of the obtained transistor are also stabilized.
【0015】さらに、平坦化兼オフセット絶縁膜とし
て、BPSGなどのリフロー膜を用いた場合には、この
リフロー膜をTEOS−CVD膜などのノンドープ絶縁
膜で挟むことにより、リフロー膜に含まれる不純物が、
下層側のベース取り出し電極や上層側のエミッタ取り出
し電極に拡散することを有効に防止できる。不純物が、
これらに拡散されると、トランジスタの特性に変動をも
たらすおそれがあるが、本発明では、そのおそれがな
い。Further, when a reflow film such as BPSG is used as the planarizing and offset insulating film, the reflow film is sandwiched between non-doped insulating films such as a TEOS-CVD film to reduce impurities contained in the reflow film. ,
Diffusion to the base extraction electrode on the lower layer side and the emitter extraction electrode on the upper layer side can be effectively prevented. Impurities
When diffused into these, there is a possibility that the characteristics of the transistor may fluctuate, but in the present invention, there is no such fear.
【0016】さらに、ベース取り出し電極として、ポリ
サイド膜を用いることで、そのポリサイド膜を、MOS
トランジスタ形成領域の配線層と兼用することができ、
製造工程の簡略化、段差の低減が可能になり、さらに
は、ベース抵抗の低減による高注入領域でのバイポーラ
トランジスタ特性の向上が実現できる(コレクタ電流の
増大が可能)。Further, by using a polycide film as a base extraction electrode, the polycide film can be
Can also be used as a wiring layer in the transistor formation area,
This simplifies the manufacturing process and reduces steps, and further improves the bipolar transistor characteristics in the high-injection region by reducing the base resistance (the collector current can be increased).
【0017】さらにまた、本発明の製造方法では、第2
層目の第2導電層(たとえばポリサイド膜であり、ベー
ス取り出し電極となる)をエッチングする際に、オーバ
エッチングが不要なので、ベースおよびエミッタを形成
する半導体基板の表面のエッチング掘れ量を最低限に抑
えることができる。オーバエッチングが不要なのは第2
導電層を、MOSトランジスタ形成領域と別々にパター
ン加工するためである。Furthermore, in the manufacturing method of the present invention, the second
When etching the second conductive layer of the layer (for example, a polycide film and serving as a base extraction electrode), overetching is unnecessary, so that the etching depth of the surface of the semiconductor substrate on which the base and the emitter are formed is minimized. Can be suppressed. No need for over-etching
This is for patterning the conductive layer separately from the MOS transistor formation region.
【0018】特に、本発明の第2の観点に係る製造方法
では、平坦化兼オフセット絶縁膜の上にエッチングスト
ップ検出層を形成するので、ベース・エミッタ用開口部
内に絶縁性サイドウォール(エミッタ/ベース分離のた
め)を形成するためのエッチング加工時(たとえばRI
E時)に、サイドウォール形成用絶縁膜のエッチング加
工の終点を検出することができる。すなわち、サイドウ
ォール形成用絶縁膜をエッチング加工して行くと、その
終点のタイミングで、エッチングストップ検出層が露出
し、その部分がエッチングされると、エッチング装置
(RIE装置)で検出することができる。その結果、ベ
ース・エミッタ用開口部の側部に形成する絶縁性サイド
ウォールの膜厚は、良好に制御することができる。した
がって、エミッタ/ベースの絶縁性が安定し、安定した
特性のバイポーラトランジスタを製造することができ
る。In particular, in the manufacturing method according to the second aspect of the present invention, since the etching stop detection layer is formed on the flattening and offset insulating film, the insulating sidewall (emitter / emitter) is formed in the base / emitter opening. At the time of etching (for example, RI
At E), the end point of the etching process of the insulating film for forming the sidewall can be detected. That is, as the insulating film for forming the sidewall is etched, the etching stop detecting layer is exposed at the timing of the end point, and when the portion is etched, it can be detected by the etching device (RIE device). . As a result, the thickness of the insulating sidewall formed on the side of the base / emitter opening can be controlled well. Therefore, it is possible to manufacture a bipolar transistor with stable emitter / base insulation and stable characteristics.
【0019】さらに、この場合には、平坦化兼オフセッ
ト絶縁膜の上で、且つエミッタ取り出し電極の下部に上
記エッチングストップ検出層が残るので、平坦化兼オフ
セット絶縁膜から、エミッタ取り出し電極を通して、エ
ミッタ領域にリンなどの不純物が拡散することを防止す
ることができる。この不純物拡散が生じた場合には、エ
ミッタの深さの制御が困難になるが、本発明ではこのよ
うな事態を避けることができる。Further, in this case, since the etching stop detection layer remains on the flattening / offset insulating film and below the emitter extraction electrode, the emitter is removed from the flattening / offset insulating film through the emitter extraction electrode. It is possible to prevent impurities such as phosphorus from diffusing into the region. When the impurity diffusion occurs, it becomes difficult to control the depth of the emitter, but such a situation can be avoided in the present invention.
【0020】さらに、エッチングストップ検出層(たと
えばポリシリコン層)があることで、エミッタ取り出し
電極の上にエミッタ電極を接続する際のエッチング加工
時に、エミッタ取り出し電極の膜厚を稼げるので、エミ
ッタ取り出し電極の掘れ過ぎを補償することができる。Furthermore, the presence of the etching stop detection layer (for example, a polysilicon layer) allows the thickness of the emitter extraction electrode to be increased at the time of etching when connecting the emitter electrode on the emitter extraction electrode. Over-digging can be compensated.
【0021】さらにまた、大部分のエッチングストップ
検出層は、エミッタ取り出し電極のエッチング加工時に
同時に削られるので、このエッチングストップ検出層自
体が、段差を増大させる要因にはならない。Furthermore, most of the etching stop detecting layer is shaved at the same time as the etching of the emitter extraction electrode, so that the etching stop detecting layer itself does not become a factor for increasing the level difference.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明に係るBiCMOS型半導体装
置およびその製造方法を、図面に示す実施例に基づき、
詳細に説明する。第1実施例 図1に示すように、本実施例に係るBiCMOS型半導
体装置20は、バイポーラトランジスタ形成領域12と
MOSトランジスタ形成領域14とを有するBiCMO
Sであり、たとえば高速BiCMOS型SRAM装置な
どとして用いられる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A BiCMOS type semiconductor device according to the present invention and a method of manufacturing the same will now be described with reference to the drawings.
This will be described in detail. First Embodiment As shown in FIG. 1, a BiCMOS type semiconductor device 20 according to the present embodiment has a BiCMO having a bipolar transistor formation region 12 and a MOS transistor formation region 14.
S, which is used, for example, as a high-speed BiCMOS type SRAM device.
【0023】MOSトランジスタ形成領域14では、半
導体基板22の表面に形成されたエピタキシャル層24
の表面に、p型のウェル領域32が形成してあり、その
表面に、ゲート絶縁膜およびポリサイド構造のゲート電
極36が形成してある。また、ゲート電極36の両側に
位置するエピタキシャル層24の表面には、LDD構造
のソース・ドレイン領域40が形成してある。一方のソ
ース・ドレイン領域40には、配線層54が接続してあ
り、この配線層54に対してコンタクトホール82を通
して、MOS用電極94が接続してある。In the MOS transistor formation region 14, the epitaxial layer 24 formed on the surface of the semiconductor substrate 22
A p-type well region 32 is formed on the surface, and a gate insulating film and a gate electrode 36 having a polycide structure are formed on the surface. On the surface of the epitaxial layer 24 located on both sides of the gate electrode 36, source / drain regions 40 having an LDD structure are formed. A wiring layer 54 is connected to one source / drain region 40, and a MOS electrode 94 is connected to the wiring layer 54 through a contact hole 82.
【0024】バイポーラトランジスタ形成領域12で
は、半導体基板22とエピタキシャル層24との界面付
近に形成されたコレクタ埋め込み層26を有する。コレ
クタ埋め込み層26の導電型は、npnバイポーラ・ト
ランジスタを形成する場合には、n型であり、n型の不
純物がドープしてある。pnpバイポーラ・トランジス
タを形成する場合には、その逆導電型となるp型の不純
物がドープされる。以下の実施例の説明では、npnバ
イポーラ・トランジスタを形成する場合を例として説明
するが、本発明は、pnpバイポーラ・トランジスタを
形成する場合にも、導電型を全て逆にすることで同様に
して適用することができる。The bipolar transistor formation region 12 has a collector buried layer 26 formed near the interface between the semiconductor substrate 22 and the epitaxial layer 24. The conductivity type of the collector buried layer 26 is n-type when an npn bipolar transistor is formed, and is doped with an n-type impurity. When a pnp bipolar transistor is formed, a p-type impurity having the opposite conductivity type is doped. In the following description of the embodiment, a case where an npn bipolar transistor is formed will be described as an example. However, the present invention is similarly applicable to a case where a pnp bipolar transistor is formed by reversing the conductivity types. Can be applied.
【0025】エピタキシャル層24の導電型は、n型で
あり、このエピタキシャル層24がコレクタ領域とな
る。エピタキシャル層24の表面には、各素子を分離す
る所定のパターンで、選択酸化法(LOCOS法)など
で素子分離絶縁膜(LOCOS膜)28が形成してあ
る。LOCOS膜28で囲まれたエピタキシャル層24
の表面には、グラフトベース領域62がベース取り出し
電極52に対して自己整合的に形成してある。グラフト
ベース領域62の中央部には、真性ベース領域68が形
成してあり、その表面にエミッタ領域75が、エミッタ
取り出し電極72に対して自己整合的に形成してある。The conductivity type of the epitaxial layer 24 is n-type, and the epitaxial layer 24 becomes a collector region. An element isolation insulating film (LOCOS film) 28 is formed on the surface of the epitaxial layer 24 by a selective oxidation method (LOCOS method) or the like in a predetermined pattern for separating each element. Epitaxial layer 24 surrounded by LOCOS film 28
A graft base region 62 is formed in a self-aligned manner with respect to the base extraction electrode 52 on the surface. At the center of the graft base region 62, an intrinsic base region 68 is formed, and on its surface, an emitter region 75 is formed in a self-aligned manner with respect to the emitter extraction electrode 72.
【0026】ベース・エミッタ用開口部64の側壁に
は、絶縁性サイドウォール70が形成してあり、この絶
縁性サイドウォール70と、リフロー膜58とにより、
エミッタ取り出し電極72とベース取り出し電極52と
が絶縁されている。本実施例では、このリフロー膜58
が、平坦化兼オフセット絶縁膜を構成している。なお、
リフロー膜58は、TEOS−CVD膜で挟むことが好
ましい。An insulating sidewall 70 is formed on the side wall of the base / emitter opening 64, and the insulating sidewall 70 and the reflow film 58
The emitter extraction electrode 72 and the base extraction electrode 52 are insulated. In this embodiment, the reflow film 58
Constitute a flattening and offset insulating film. In addition,
The reflow film 58 is preferably sandwiched between TEOS-CVD films.
【0027】ベース取り出し電極52は、コンタクトホ
ール76を通して、ベース電極88に接続してある。エ
ミッタ取り出し電極72は、コンタクトホール78を通
してエミッタ電極90に接続してある。コレクタ埋め込
み領域26は、コレクタ取り出し領域33に接続してあ
り、コレクタ取り出し領域33には、コンタクトホール
80を通して、コレクタ電極92が接続してある。The base extraction electrode 52 is connected to a base electrode 88 through a contact hole 76. The emitter extraction electrode 72 is connected to the emitter electrode 90 through the contact hole 78. The collector buried region 26 is connected to a collector take-out region 33, and a collector electrode 92 is connected to the collector take-out region 33 through a contact hole 80.
【0028】これら電極88,90,92,94の上に
は、層間絶縁膜96およびオーバーコート膜98が成膜
してある。次に、図1に示す本発明の第1実施例に係る
BiCMOS型半導体装置の製造方法について説明す
る。本実施例では、まず、図2に示すように、たとえば
シリコン単結晶で構成される半導体基板22を準備す
る。半導体基板22の導電型は、本実施例では、p型で
ある。この半導体基板22の表面に、マスク層を成膜す
る。マスク層は、特に限定されないが、たとえば熱酸化
法などで成膜される300〜500nm、好ましくは4
00nmの酸化シリコン層で構成される。このマスク層
には、コレクタ埋め込み領域が形成されるパターンで開
口部をエッチングなどで形成する。On these electrodes 88, 90, 92, 94, an interlayer insulating film 96 and an overcoat film 98 are formed. Next, a method of manufacturing the BiCMOS semiconductor device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described. In this embodiment, first, as shown in FIG. 2, a semiconductor substrate 22 made of, for example, silicon single crystal is prepared. The conductivity type of the semiconductor substrate 22 is p-type in this embodiment. A mask layer is formed on the surface of the semiconductor substrate 22. The mask layer is not particularly limited. For example, the mask layer is formed to a thickness of 300 to 500 nm, preferably 4 nm by a thermal oxidation method or the like.
It is composed of a 00 nm silicon oxide layer. In this mask layer, an opening is formed by etching or the like in a pattern in which a collector buried region is formed.
【0029】次に、マスク層の上から、コレクタ埋め込
み領域形成のための不純物がドープされたドープ膜を成
膜する。ドープ膜は、特に限定されないが、CVD法な
どで成膜される不純物ドープガラス膜で構成される。n
型コレクタ埋め込み領域を形成する場合には、n型不純
物であるアンチモンSbがドープしてあるSbガラス膜
で構成される。Next, a doped film doped with an impurity for forming a collector buried region is formed from above the mask layer. The doped film is not particularly limited, but is formed of an impurity-doped glass film formed by a CVD method or the like. n
When forming the type collector buried region, it is composed of an Sb glass film doped with antimony Sb, which is an n-type impurity.
【0030】Sbがドープしてあるドープ層を半導体基
板22と共に、たとえば1000〜1300℃程度で熱
処理すれば、ガラス膜に含まれるアンチモンがマスク層
の開口部に相当する領域の半導体基板22の表面に熱拡
散し、図2に示すコレクタ埋め込み領域26が形成され
る。なお、コレクタ埋め込み領域26を形成するための
不純物の導入の方法は、上述した実施例に限定されず、
イオン注入により行なうこともできる。イオン注入法で
行う場合の不純物のドーズ量は、2〜6×10 15cm-2
であることが好ましい。The doped layer doped with Sb is used as a semiconductor base.
Along with the plate 22, for example, heat at about 1000 to 1300 ° C.
If processed, the antimony contained in the glass film becomes a mask layer
Is spread over the surface of the semiconductor substrate 22 in a region corresponding to the opening of the semiconductor substrate 22.
The collector buried region 26 shown in FIG.
You. Note that, for forming the collector buried region 26,
The method of introducing impurities is not limited to the above-described embodiment,
It can also be performed by ion implantation. By ion implantation
The dose of the impurity in the case of performing is 2-6 × 10 Fifteencm-2
It is preferred that
【0031】次に、ドープ層およびマスク層をエッチン
グなどで除去する。エッチング液としては、たとえばバ
ッファードフッ酸などを用いることができる。その後、
図2に示すように、半導体基板22の表面に、エピタキ
シャル層24を成長させる。このエピタキシャル層24
の膜厚は、特に限定されないが、たとえば1〜3μm程
度である。このエピタキシャル層24は、npnバイポ
ーラ・トランジスタのコレクタ領域となるため、n型の
導電型を有する。エピタキシャル層24を成長させる際
の成長ガスとしては、たとえばジクロルシラン(SiH
2 Cl2 )を用い、ドーパントとしては、リン(P)を
用いる。エピタキシャル層24の成長に伴い、アンチモ
ンを拡散した領域には、コレクタ埋め込み領域26が形
成される。Next, the doped layer and the mask layer are removed by etching or the like. As an etching solution, for example, buffered hydrofluoric acid or the like can be used. afterwards,
As shown in FIG. 2, an epitaxial layer 24 is grown on the surface of the semiconductor substrate 22. This epitaxial layer 24
Is not particularly limited, but is, for example, about 1 to 3 μm. This epitaxial layer 24 has the n-type conductivity type because it serves as the collector region of the npn bipolar transistor. As a growth gas for growing the epitaxial layer 24, for example, dichlorosilane (SiH
2 Cl 2 ) and phosphorus (P) as a dopant. As the epitaxial layer 24 grows, a collector buried region 26 is formed in a region where antimony is diffused.
【0032】次に、図3に示すように、エピタキシャル
層24の表面に、たとえば窒化シリコン膜をマスクとし
て用いたLOCOS法を用いて、素子分離パターンで素
子分離絶縁膜(LOCOS)28を形成する。LOCO
S28の膜厚は、特に限定されないが、たとえば300
nm程度である。Next, as shown in FIG. 3, an element isolation insulating film (LOCOS) 28 is formed on the surface of the epitaxial layer 24 in an element isolation pattern by using, for example, a LOCOS method using a silicon nitride film as a mask. . LOCO
Although the film thickness of S28 is not particularly limited, for example, 300
nm.
【0033】次に、図4に示すように、バイポーラ・ト
ランジスタ形成領域で、バイポーラトランジスタ同士の
素子分離を行なうために、素子分離用不純物拡散領域3
0を形成する。この素子分離用不純物拡散領域30は、
たとえば2回に分けて行なわれる選択的イオン注入によ
り形成される。イオン注入される不純物は、コレクタ領
域と逆の導電型であり、本実施例では、ボロンなどのp
型不純物が用いられる。また、同時にまたは別工程で、
MOSトランジスタ形成領域には、p型のウェル領域3
2を形成する。Next, as shown in FIG. 4, the element isolation impurity diffusion region 3 is formed in the bipolar transistor formation region in order to separate the bipolar transistors from each other.
0 is formed. This element isolation impurity diffusion region 30
For example, it is formed by selective ion implantation performed twice. The impurity to be ion-implanted has a conductivity type opposite to that of the collector region.
Type impurities are used. Also, simultaneously or in a separate process,
The p-type well region 3 is formed in the MOS transistor formation region.
Form 2
【0034】次に、バイポーラトランジスタ形成領域の
エピタキシャル層24に、n型のコレクタ埋め込み層2
6と基板表面とを接続するn型のコレクタ取り出し領域
33を、リン(Phos+ )をイオン注入することで形成す
る。そのイオン注入条件としては、特に限定されず、た
とえば1×1015cm-2のドーズ量、500KeVの条
件である。イオン注入後には、不純物を拡散させるため
の熱処理が行なわれる。熱処理は、たとえばBiCMO
Sプロセスの場合には、たとえばソース・ドレイン領域
形成のための熱処理と同時に行われる。具体的には、熱
処理温度は、たとえば800〜1000℃である。Next, the n-type collector buried layer 2 is formed in the epitaxial layer 24 in the bipolar transistor formation region.
An n-type collector extraction region 33 connecting the substrate 6 and the substrate surface is formed by ion-implanting phosphorus (Phos + ). The ion implantation conditions are not particularly limited, and are, for example, a condition of a dose of 1 × 10 15 cm −2 and 500 KeV. After the ion implantation, a heat treatment for diffusing the impurities is performed. The heat treatment is performed, for example, by BiCMO
In the case of the S process, for example, it is performed simultaneously with the heat treatment for forming the source / drain regions. Specifically, the heat treatment temperature is, for example, 800 to 1000 ° C.
【0035】次に、LOCOS28間に位置する半導体
基板24の表面に、MOSトランジスタ形成領域ではゲ
ート絶縁膜となる絶縁膜(図示省略)を形成する。絶縁
膜は、たとえば酸化シリコン膜で構成され、その膜厚
は、ゲート絶縁膜の設計膜厚に応じて決定される。Next, on the surface of the semiconductor substrate 24 located between the LOCOSs 28, an insulating film (not shown) serving as a gate insulating film in the MOS transistor formation region is formed. The insulating film is made of, for example, a silicon oxide film, and its thickness is determined according to the designed thickness of the gate insulating film.
【0036】次に、70〜150nm程度のポリシリコ
ン層、70〜150nm程度のシリサイド層(たとえば
タングステンシリサイド層)を、順次CVD法あるいは
スパッタリング法により成膜し、ポリサイド膜構造のゲ
ート電極36を形成する。このポリサイド膜が、半導体
基板22の表面に形成される第1層目の第1導電層とな
る。Next, a polysilicon layer of about 70 to 150 nm and a silicide layer (for example, tungsten silicide layer) of about 70 to 150 nm are sequentially formed by a CVD method or a sputtering method to form a gate electrode 36 having a polycide film structure. I do. This polycide film becomes the first conductive layer of the first layer formed on the surface of the semiconductor substrate 22.
【0037】次に、MOSトランジスタ形成領域に、低
濃度の砒素をイオン注入し、ゲート電極36と自己整合
的にNMOS用低濃度ソース・ドレイン領域を形成す
る。次に、ゲート電極36の側部に、絶縁性サイドウォ
ール38を形成する。絶縁性サイドウォール38は、た
とえば酸化シリコン膜などの絶縁膜を堆積後、その絶縁
膜をRIEなどで異方性エッチング加工することにより
形成する。その後、高濃度の砒素をイオン注入すること
により、LDD構造のソース・ドレイン領域40を形成
する。なお、ソース・ドレイン領域を形成するためのイ
オン注入前には、キャッピング絶縁膜42を形成するこ
とが好ましい。キャッピング絶縁膜42は、たとえばC
VD法により成膜される酸化シリコン膜で構成され、そ
の膜厚は、たとえば10nmである。Next, low-concentration arsenic is ion-implanted into the MOS transistor formation region to form self-aligned low-concentration source / drain regions for NMOS with the gate electrode 36. Next, an insulating sidewall 38 is formed on the side of the gate electrode 36. The insulating sidewall 38 is formed by depositing an insulating film such as a silicon oxide film and then performing anisotropic etching of the insulating film by RIE or the like. Thereafter, source / drain regions 40 having an LDD structure are formed by ion-implanting arsenic at a high concentration. Note that it is preferable to form the capping insulating film 42 before ion implantation for forming source / drain regions. The capping insulating film 42 is made of, for example, C
It is composed of a silicon oxide film formed by the VD method, and its thickness is, for example, 10 nm.
【0038】次に、キャッピング絶縁膜42の上に、層
間絶縁膜44を成膜する。層間絶縁膜44は、特に限定
されないが、たとえば通常のCVD法で成膜される酸化
シリコン膜、TEOS−CVD法により成膜される酸化
シリコン膜などで構成され、その膜厚は、たとえば10
0nmである。Next, an interlayer insulating film 44 is formed on the capping insulating film 42. The interlayer insulating film 44 is not particularly limited, but is composed of, for example, a silicon oxide film formed by a normal CVD method, a silicon oxide film formed by a TEOS-CVD method, and the like.
0 nm.
【0039】次に、レジスト膜を用いたエッチング加工
により、バイポーラトランジスタのベース領域が形成さ
れるパターンで、層間絶縁膜44およびキャッピング絶
縁膜42に、ベース用開口部46を形成する。また、同
時に、MOSトランジスタ形成領域には、ソース・ドレ
イン領域40へのコンタクト用開口部48を形成する。Next, a base opening 46 is formed in the interlayer insulating film 44 and the capping insulating film 42 in a pattern in which a base region of the bipolar transistor is formed by etching using a resist film. At the same time, an opening 48 for contact with the source / drain region 40 is formed in the MOS transistor formation region.
【0040】次に、図5に示すように、50〜100n
mのポリシリコン層、40〜100nmのシリサイド層
(たとえばタングステンシリサイド層)を順次CVDま
たはスパッリング法により成膜する。このポリシリコン
層とシリサイド層との積層膜がポリサイド膜50であ
り、第2層目の第2導電層に対応する。このポリサイド
膜50をパターン加工することで、バイポーラトランジ
スタ形成領域には、ベース取り出し電極52を形成し、
MOSトランジスタ形成領域には配線層54を形成す
る。なお、ベース取り出し電極52となるポリサイド膜
50には、ボロンB + をイオン注入し、配線層54とな
るポリサイド膜50には、リンPhos+ をイオン注入
する。これらイオン注入に際しては、不純物の種類が相
違することから、一方のイオン注入に際しては、他方を
レジスト膜でマスクする。Next, as shown in FIG.
m polysilicon layer, 40-100 nm silicide layer
(For example, a tungsten silicide layer)
Alternatively, a film is formed by a sputtering method. This polysilicon
The laminated film of the layer and the silicide layer is a polycide film 50.
Corresponds to the second conductive layer of the second layer. This polycide
By patterning the film 50, the bipolar transistor
A base extraction electrode 52 is formed in the star formation region,
A wiring layer 54 is formed in the MOS transistor formation region.
You. The polycide film serving as the base extraction electrode 52
50 has boron B +Is ion-implanted to form a wiring layer 54.
The polycide film 50 has phosphorus Phos+The ion implantation
I do. During these ion implantations, the type of impurities
Therefore, when implanting one ion, the other
Mask with a resist film.
【0041】次に、図6に示すように、ベース取り出し
電極52および配線層54が形成された半導体基板の表
面に、TEOS(TetraethyloxysilaneまたはTetraethy
lorthosilicate,Si(OC2 H 5) 4)を用いたCV
D膜56を50〜100nmの膜厚で成膜し、その上
に、膜厚200〜500nm程度のリフロー膜58をC
VD法により成膜する。リフロー膜58は、平坦化兼オ
フセット膜となる。リフロー膜58としては、BPSG
膜(ボロンおよびリンドープガラス膜)、AsSG(砒
素ドープガラス膜)またはPSG膜(リンドープガラス
膜)、好ましくはBPSG膜で構成される。リフロー膜
58は、熱処理されることによりリフローし、その表面
が平坦化される。その熱処理時には、ベース取り出し電
極52に含まれる不純物(ボロン)が、半導体基板の表
面に拡散し、グラフトベース領域62が形成される。Next, as shown in FIG. 6, TEOS (Tetraethyloxysilane or Tetraethy) is formed on the surface of the semiconductor substrate on which the base extraction electrode 52 and the wiring layer 54 are formed.
CV using lorthosilicate, Si (OC 2 H 5 ) 4 )
A D film 56 is formed to have a thickness of 50 to 100 nm, and a reflow film 58 having a thickness of about 200 to 500 nm is formed thereon.
The film is formed by the VD method. The reflow film 58 becomes a flattening / offset film. As the reflow film 58, BPSG
It is composed of a film (boron and phosphorus-doped glass film), AsSG (arsenic-doped glass film) or PSG film (phosphorus-doped glass film), preferably a BPSG film. The reflow film 58 is reflowed by the heat treatment, and its surface is planarized. At the time of the heat treatment, impurities (boron) contained in the base extraction electrode 52 diffuse into the surface of the semiconductor substrate, and the graft base region 62 is formed.
【0042】このリフロー用熱処理後に、リフロー膜5
8の表面には、たとえば50〜100nm程度のTEO
S−CVD膜60を成膜する。なお、このTEOS−C
VD膜60の代わりに、常圧CVD法による酸化シリコ
ン膜を用いてもよい。このように、リフロー膜58を、
TEOS−CVD膜56,60などのノンドープ絶縁膜
で挟み込むのは、リフロー膜に含まれる不純物が、ベー
ス取り出し電極52あるいは後述するエミッタ取り出し
電極に拡散することを防止するためである。After the reflow heat treatment, the reflow film 5
8 is, for example, TEO of about 50 to 100 nm.
The S-CVD film 60 is formed. In addition, this TEOS-C
Instead of the VD film 60, a silicon oxide film formed by a normal pressure CVD method may be used. Thus, the reflow film 58 is
The reason why it is sandwiched between non-doped insulating films such as the TEOS-CVD films 56 and 60 is to prevent impurities contained in the reflow film from diffusing into the base extraction electrode 52 or an emitter extraction electrode described later.
【0043】また、平坦化兼オフセット絶縁膜として
は、前記リフロー膜58に限定されず、エッチバック処
理することにより平坦化処理を行うSOG膜などを用い
ることができる。ただし、この場合にも、TEOS−C
VD膜などと組み合わせて用いることが好ましい。平坦
化を向上させるためである。The flattening / offset insulating film is not limited to the reflow film 58, but may be an SOG film or the like which performs a flattening process by performing an etch-back process. However, also in this case, the TEOS-C
It is preferable to use in combination with a VD film or the like. This is for improving flattening.
【0044】次に、図7に示すように、レジスト膜を用
いたエッチング加工により、バイポーラトランジスタの
真性ベースに相当するパターンで、半導体基板の表面を
露出させるように、ベース・エミッタ用開口部64を形
成する。その後、この開口部64を通してn型の不純物
(たとえばP,As)をイオン注入し、コレクタ埋め込
み領域26の上部に、SIC(Selectively Implanted
Collector)領域66を形成する。SIC領域66を
形成することで、高注入領域における実効ベース幅の増
大を抑制し、更にコレクタ抵抗を低くすると共に、ベー
ス・コレクタ容量の増大を最小部分に抑え、トランジス
タの特性を向上させることができる。Next, as shown in FIG. 7, the base-emitter opening 64 is etched by a resist film so as to expose the surface of the semiconductor substrate in a pattern corresponding to the intrinsic base of the bipolar transistor. To form Thereafter, an n-type impurity (for example, P, As) is ion-implanted through the opening 64, and an SIC (Selectively Implanted) is formed above the collector buried region 26.
Collector) region 66 is formed. By forming the SIC region 66, it is possible to suppress an increase in the effective base width in the high-injection region, further reduce the collector resistance, suppress an increase in the base-collector capacitance to a minimum portion, and improve the characteristics of the transistor. it can.
【0045】その後、開口部64により露出する半導体
基板の比較的浅い領域に、ボロンをイオン注入すること
により、真性ベース領域68を形成する。次に、図8に
示すように、開口部64内に入り込むように、100〜
500nm程度の絶縁膜を全面に成膜する。絶縁膜とし
ては、TEOS−CVD法あるいは常圧CVD法により
成膜される酸化シリコン膜を用いることができる。その
後、この絶縁膜を全面エッチバックすることにより、開
口部64内に絶縁性サイドウォール70を形成する。絶
縁性サイドウォール70が開口部内に形成された結果、
開口部64の幅は、0.7〜0.8μmから、0.3〜
0.4μm程度になる。Thereafter, boron is ion-implanted into a relatively shallow region of the semiconductor substrate exposed by the opening 64, thereby forming an intrinsic base region 68. Next, as shown in FIG.
An insulating film of about 500 nm is formed over the entire surface. As the insulating film, a silicon oxide film formed by a TEOS-CVD method or a normal pressure CVD method can be used. Thereafter, the insulating film is entirely etched back to form an insulating sidewall 70 in the opening 64. As a result of the insulating sidewall 70 being formed in the opening,
The width of the opening 64 ranges from 0.7 to 0.8 μm to 0.3 to 0.8 μm.
It becomes about 0.4 μm.
【0046】次に、この絶縁性サイドウォール70が形
成された開口部64内に入り込むように、エミッタ取り
出し電極72となる導電層としてのポリシリコン層を、
100〜200nm程度の膜厚で形成し、全面にn型不
純物をイオン注入した後、エッチングによりパターン加
工してエミッタ取り出し電極72を得る。Next, a polysilicon layer as a conductive layer serving as an emitter extraction electrode 72 is formed so as to enter the opening 64 in which the insulating sidewall 70 is formed.
A film having a thickness of about 100 to 200 nm is formed, and an n-type impurity is ion-implanted over the entire surface, and then patterned by etching to obtain an emitter extraction electrode 72.
【0047】次に、図10に示すように、エミッタ取り
出し電極72が形成された半導体基板の表面に、層間絶
縁膜74を成膜する。この層間絶縁膜74としては、B
PSG膜あるいはPSG膜などのリフロー膜で構成され
ることが好ましい。その表面の平坦化を図るためであ
る。更に、リフロー膜を用いる場合は、リフロー膜が含
有する不純物がエミッタ取り出し電極に拡散してバイポ
ーラトランジスタの特性を変動させる恐れがあるので、
間にTEOS−CVD膜等ノンドープのSiO2膜を形
成することが望ましい。なお、本実施例のBiCMOS
型半導体装置をTFT負荷型SRAM装置として用いる
場合には、層間絶縁膜74を成膜する前に、TEOS−
CVD膜を成膜し、その上に、TFTのゲート電極層、
ゲート絶縁膜、TFTのチャネル層およびTEOS−C
VD膜を成膜した後、層間絶縁膜74を成膜する。Next, as shown in FIG. 10, an interlayer insulating film 74 is formed on the surface of the semiconductor substrate on which the emitter extraction electrode 72 has been formed. As the interlayer insulating film 74, B
It is preferable to be composed of a PSG film or a reflow film such as a PSG film. This is for planarizing the surface. Further, when a reflow film is used, impurities contained in the reflow film may diffuse into the emitter extraction electrode and change the characteristics of the bipolar transistor.
It is desirable to form a non-doped SiO 2 film such as a TEOS-CVD film between them. The BiCMOS of the present embodiment
When the semiconductor device is used as a TFT load type SRAM device, a TEOS-type semiconductor device is formed before the interlayer insulating film 74 is formed.
A CVD film is formed, and a gate electrode layer of the TFT is formed thereon.
Gate insulating film, TFT channel layer and TEOS-C
After forming the VD film, an interlayer insulating film 74 is formed.
【0048】次に、本実施例では、リフロー膜で構成さ
れる層間絶縁膜74を熱処理し、平坦化する。その際
に、エミッタ取り出し電極72に含まれる不純物(たと
えば砒素)が真性ベース領域68の表面に拡散し、エミ
ッタ領域75が形成される。その後、層間絶縁膜74
に、コンタクトホール76,78,80,82を形成す
る。コンタクトホール76は、ベース取り出し電極52
の表面の一部を露出させ、それに対してコンタクト接続
するためのコンタクトホールである。コンタクトホール
78は、エミッタ取り出し電極72の表面の一部を露出
させ、それに対してコンタクト接続するためのコンタク
トホールである。コンタクトホール80は、コレクタ取
り出し領域33の表面の一部を露出させ、それに対して
コンタクト接続するためのコンタクトホールである。コ
ンタクトホール82は、MOSトランジスタ形成領域の
配線層54の表面の一部を露出させ、それに対してコン
タクト接続するためのコンタクトホールである。Next, in this embodiment, the interlayer insulating film 74 composed of a reflow film is heat-treated and flattened. At this time, impurities (for example, arsenic) contained in the emitter extraction electrode 72 diffuse into the surface of the intrinsic base region 68, and an emitter region 75 is formed. After that, the interlayer insulating film 74
Then, contact holes 76, 78, 80, 82 are formed. The contact hole 76 is provided in the base extraction electrode 52.
Is a contact hole for exposing a part of the surface of the substrate and making contact connection thereto. The contact hole 78 is a contact hole for exposing a part of the surface of the emitter extraction electrode 72 and making a contact connection therewith. The contact hole 80 is a contact hole for exposing a part of the surface of the collector extraction region 33 and making a contact connection thereto. The contact hole 82 is a contact hole for exposing a part of the surface of the wiring layer 54 in the MOS transistor formation region and making a contact connection thereto.
【0049】次に、図11に示すように、各コンタクト
ホール76,78,80,82内にバリヤメタル層83
を形成後、タングステンプラグで埋め込み、更にTi層
84と銅Cuを含んだアルミニウム配線層86をスパッ
タリング法などで成膜する。バリヤメタル層83として
は、Ti,TiNを順に積層する等で用いることができ
る。Next, as shown in FIG. 11, a barrier metal layer 83 is formed in each of the contact holes 76, 78, 80 and 82.
Is formed, a Ti plug 84 and an aluminum wiring layer 86 containing copper Cu are formed by a sputtering method or the like. The barrier metal layer 83 can be used by stacking Ti and TiN in order.
【0050】その後、配線層86およびTi層84をパ
ターン加工することによりベース電極88、エミッタ電
極90、コレクタ電極92およびMOS用電極94を形
成する。次に、図1に示すように、層間絶縁膜96を成
膜した後、図示省略してあるが第2層目のアルミニウム
配線層を成膜し、その上に、オーバコート膜98を成膜
する。オーバーコート膜98は、たとえばプラズマCV
D法により成膜される窒化シリコン膜で構成される。Thereafter, by patterning the wiring layer 86 and the Ti layer 84, a base electrode 88, an emitter electrode 90, a collector electrode 92 and a MOS electrode 94 are formed. Next, as shown in FIG. 1, after forming an interlayer insulating film 96, a second aluminum wiring layer (not shown) is formed, and an overcoat film 98 is formed thereon. I do. The overcoat film 98 is, for example, a plasma CV
It is composed of a silicon nitride film formed by the method D.
【0051】本実施例に係るBiCMOS型半導体装置
およびその製造方法では、平坦化兼オフセット絶縁膜を
構成するリフロー膜58により平坦化が図られており、
しかも、平坦化膜であるリフロー膜58がオフセット絶
縁膜を兼ねているので、絶縁膜の膜厚が増大せず、表面
の段差を少なくすることができる。そのため、そのリフ
ロー膜58およびCVD膜60の上に、TFTを形成す
るための露光マージンを広く確保することができ、高精
度なパターンでTFTを形成することができる。また、
配線層などの段切れも生じない。In the BiCMOS type semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, the planarization is achieved by the reflow film 58 constituting the planarization / offset insulating film.
In addition, since the reflow film 58, which is a planarizing film, also serves as an offset insulating film, the thickness of the insulating film does not increase, and the step on the surface can be reduced. Therefore, a wide exposure margin for forming the TFT can be secured on the reflow film 58 and the CVD film 60, and the TFT can be formed with a highly accurate pattern. Also,
There is no disconnection of the wiring layer or the like.
【0052】また、絶縁膜の膜厚がトータルで薄くなる
ことから、その絶縁膜に形成するコンタクト部のコンタ
クト抵抗が低減されると共に、製造プロセスが安定し、
得られるトランジスタの特性も安定する。さらに、平坦
化兼オフセット絶縁膜として、BPSGなどのリフロー
膜58を用いるが、そのリフロー膜58をTEOS−C
VD膜56,60などのノンドープ絶縁膜で挟むことに
より、リフロー膜58に含まれる不純物が、下層側のベ
ース取り出し電極52や上層側のエミッタ取り出し電極
72に拡散することを有効に防止できる。不純物が、こ
れらに拡散されると、トランジスタの特性に変動をもた
らすおそれがあるが、本実施例では、そのおそれがな
い。Further, since the total thickness of the insulating film is reduced, the contact resistance of the contact portion formed on the insulating film is reduced, and the manufacturing process is stabilized.
The characteristics of the obtained transistor are also stabilized. Further, a reflow film 58 such as BPSG is used as the planarization and offset insulating film.
By sandwiching between the non-doped insulating films such as the VD films 56 and 60, it is possible to effectively prevent the impurities contained in the reflow film 58 from diffusing into the lower base extraction electrode 52 and the upper emitter extraction electrode 72. When impurities are diffused into these, there is a possibility that the characteristics of the transistor may fluctuate. In this embodiment, however, there is no such fear.
【0053】さらに、ベース取り出し電極52として、
ポリサイド膜を用いることで、そのポリサイド膜を、M
OSトランジスタ形成領域の配線層54と兼用すること
ができ、製造工程の簡略化、段差の低減が可能になり、
さらには、ベース抵抗の低減によるバイポーラトランジ
スタの高速化、高f T 化を図ることができる。 Further, as the base extraction electrode 52,
By using a polycide film, the polycide film is
It can also be used as the wiring layer 54 in the OS transistor formation region, which simplifies the manufacturing process and reduces steps.
Furthermore, the bipolar transistor due to the reduced base resistance
Speed of static, it is possible to achieve a high f T of.
【0054】さらにまた、本実施例の製造方法では、第
2層目の第2導電層(ポリサイド膜であり、ベース取り
出し電極52となる)をエッチングする際に、過剰なオ
ーバエッチングが不要なので、ベースおよびエミッタを
形成する半導体基板の表面のエッチング掘れ量を最低限
に抑えることができる。オーバエッチングが不要なのは
第2導電層を、MOSトランジスタ形成領域と別々にパ
ターン加工するためである。第2実施例 次に、本発明の第2の実施例について説明する。Further, in the manufacturing method of this embodiment, when the second conductive layer (polycide film, which becomes the base extraction electrode 52) of the second layer is etched, excessive over-etching is not required. The amount of etching digging on the surface of the semiconductor substrate on which the base and the emitter are formed can be minimized. Over-etching is unnecessary because the second conductive layer is patterned separately from the MOS transistor formation region. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【0055】本実施例の製造方法は、前記第1実施例に
係るBiCMOS型半導体装置の製造方法とほとんどが
共通するので、全く共通する部分の工程図は、省略する
と共に、共通する部材には同一符号を付し、その説明は
一部省略する。本実施例の製造方法では、図2〜6の工
程を経て、半導体基板22の表面に、リフロー膜58を
成膜し、リフロー用熱処理を行った後、TEOS−CV
D膜60を成膜し、その表面に、図12に示すように、
エッチングストップ検出層100を成膜する。エッチン
グストップ検出層100は、後述する絶縁性サイドウォ
ール70を形成するためにエッチング加工を行う際に、
そのエッチングの終点を検出するための層であり、たと
えば30〜100nm程度の膜厚のポリシリコン層で構
成される。Since the manufacturing method of the present embodiment is almost the same as the manufacturing method of the BiCMOS type semiconductor device according to the first embodiment, the process drawings of the completely common parts are omitted, and the common members are omitted. The same reference numerals are given, and the description is partially omitted. In the manufacturing method of the present embodiment, the reflow film 58 is formed on the surface of the semiconductor substrate 22 through the steps of FIGS.
A D film 60 is formed, and on the surface thereof, as shown in FIG.
The etching stop detection layer 100 is formed. When the etching stop detection layer 100 is subjected to an etching process to form an insulating sidewall 70 described later,
This is a layer for detecting the end point of the etching, and is formed of, for example, a polysilicon layer having a thickness of about 30 to 100 nm.
【0056】次に、図13に示すように、レジスト膜を
用いたエッチング加工により、バイポーラトランジスタ
の真性ベースに相当するパターンで、半導体基板の表面
を露出させるように、ベース・エミッタ用開口部64を
形成する。その後、この開口部64を通してn型の不純
物(たとえばP,As)をイオン注入し、コレクタ埋め
込み領域26の上部に、SIC(Selectively Implant
ed Collector)領域66を形成する。SIC領域66
を形成することで、高注入領域における実効ベース幅の
増大を抑制し、更にコレクタ抵抗を低くすると共に、ベ
ース・コレクタ容量の増大を最小部分に抑え、トランジ
スタの特性を向上させることができる。Next, as shown in FIG. 13, the base-emitter opening 64 is etched by a resist film so as to expose the surface of the semiconductor substrate in a pattern corresponding to the intrinsic base of the bipolar transistor. To form Thereafter, an n-type impurity (eg, P, As) is ion-implanted through the opening 64, and an SIC (Selectively Implant) is formed above the collector buried region 26.
(ed Collector) region 66 is formed. SIC area 66
By forming, it is possible to suppress the increase in the effective base width in the high implantation region, further reduce the collector resistance, suppress the increase in the base-collector capacitance to a minimum portion, and improve the characteristics of the transistor.
【0057】その後、開口部64により露出する半導体
基板の比較的浅い領域に、ボロンをイオン注入すること
により、真性ベース領域68を形成する。次に、図14
に示すように、開口部64内に入り込むように、100
〜500nm程度の絶縁膜を全面に成膜する。絶縁膜と
しては、TEOS−CVD法あるいは常圧CVD法によ
り成膜される酸化シリコン膜を用いることができる。そ
の後、この絶縁膜を全面エッチバックすることにより、
開口部64内に絶縁性サイドウォール70を形成する。Thereafter, boron is ion-implanted into a relatively shallow region of the semiconductor substrate exposed by the opening 64, thereby forming an intrinsic base region 68. Next, FIG.
As shown in FIG.
An insulating film of about 500 nm is formed on the entire surface. As the insulating film, a silicon oxide film formed by a TEOS-CVD method or a normal pressure CVD method can be used. Then, this insulating film is etched back on the entire surface,
An insulating sidewall 70 is formed in the opening 64.
【0058】次に、この絶縁性サイドウォール70が形
成された開口部64内に入り込むように、エミッタ取り
出し電極72となる導電層としてのポリシリコン層を、
100〜200nm程度の膜厚で形成し、全面にn型不
純物をイオン注入した後、エッチングによりパターン加
工してエミッタ取り出し電極72を得る。その際に、大
部分のエッチングストップ検出層100も除去され、C
VD膜60の上部でエミッタ取り出し電極72の下部に
位置する部分にのみ残存する。Next, a polysilicon layer as a conductive layer serving as an emitter extraction electrode 72 is formed so as to enter the opening 64 in which the insulating sidewall 70 is formed.
A film having a thickness of about 100 to 200 nm is formed, and an n-type impurity is ion-implanted over the entire surface, and then patterned by etching to obtain an emitter extraction electrode 72. At that time, most of the etching stop detection layer 100 is also removed, and C
It remains only in the portion located above the VD film 60 and below the emitter extraction electrode 72.
【0059】次に、図16に示すように、エミッタ取り
出し電極72が形成された半導体基板の表面に、層間絶
縁膜74を成膜する。この層間絶縁膜74としては、B
PSG膜あるいはPSG膜などのリフロー膜で構成され
ることが好ましい。その表面の平坦化を図るためであ
る。リフロー膜を用いる場合はエミッタ取り出し電極と
リフロー膜の間にTEOS−CVD膜を形成することが
望ましい。なお、本実施例のBiCMOS型半導体装置
をTFT負荷型SRAM装置として用いる場合には、層
間絶縁膜74を成膜する前に、TEOS−CVD膜を成
膜し、その上に、TFTのゲート電極層、ゲート絶縁
膜、TFTのチャネル層およびTEOS−CVD膜を成
膜した後、層間絶縁膜74を成膜する。Next, as shown in FIG. 16, an interlayer insulating film 74 is formed on the surface of the semiconductor substrate on which the emitter extraction electrode 72 has been formed. As the interlayer insulating film 74, B
It is preferable to be composed of a PSG film or a reflow film such as a PSG film. This is for planarizing the surface. When a reflow film is used, it is desirable to form a TEOS-CVD film between the emitter extraction electrode and the reflow film. When the BiCMOS type semiconductor device of this embodiment is used as a TFT load type SRAM device, a TEOS-CVD film is formed before the interlayer insulating film 74 is formed, and a gate electrode of the TFT is formed thereon. After forming a layer, a gate insulating film, a channel layer of a TFT, and a TEOS-CVD film, an interlayer insulating film 74 is formed.
【0060】次に、本実施例では、リフロー膜で構成さ
れる層間絶縁膜74を熱処理し、平坦化する。その際
に、エミッタ取り出し電極72に含まれる不純物(たと
えば砒素)が真性ベース領域68の表面に拡散し、エミ
ッタ領域75が形成される。その後、層間絶縁膜74
に、コンタクトホール76,78,80,82を形成す
る。コンタクトホール76は、ベース取り出し電極52
の表面の一部を露出させ、それに対してコンタクト接続
するためのコンタクトホールである。コンタクトホール
78は、エミッタ取り出し電極72の表面の一部を露出
させ、それに対してコンタクト接続するためのコンタク
トホールである。コンタクトホール80は、コレクタ取
り出し領域33の表面の一部を露出させ、それに対して
コンタクト接続するためのコンタクトホールである。コ
ンタクトホール82は、MOSトランジスタ形成領域の
配線層54の表面の一部を露出させ、それに対してコン
タクト接続するためのコンタクトホールである。Next, in this embodiment, the interlayer insulating film 74 composed of the reflow film is heat-treated and flattened. At this time, impurities (for example, arsenic) contained in the emitter extraction electrode 72 diffuse into the surface of the intrinsic base region 68, and an emitter region 75 is formed. After that, the interlayer insulating film 74
Then, contact holes 76, 78, 80, 82 are formed. The contact hole 76 is provided in the base extraction electrode 52.
Is a contact hole for exposing a part of the surface of the substrate and making contact connection thereto. The contact hole 78 is a contact hole for exposing a part of the surface of the emitter extraction electrode 72 and making a contact connection therewith. The contact hole 80 is a contact hole for exposing a part of the surface of the collector extraction region 33 and making a contact connection thereto. The contact hole 82 is a contact hole for exposing a part of the surface of the wiring layer 54 in the MOS transistor formation region and making a contact connection thereto.
【0061】次に、図17に示すように、各コンタクト
ホール76,78,80,82内にバリヤメタル層83
を形成後、タングステンプラグで埋め込んだ後、Ti層
84と銅Cuを含んだアルミニウム配線層86をスパッ
タリング法などで成膜する。バリヤメタル層83として
は、Ti,TiNを順次積層する等で用いることができ
る。Next, as shown in FIG. 17, a barrier metal layer 83 is formed in each of the contact holes 76, 78, 80, 82.
Is formed, and buried with a tungsten plug, a Ti layer 84 and an aluminum wiring layer 86 containing copper Cu are formed by a sputtering method or the like. As the barrier metal layer 83, Ti and TiN can be used by sequentially laminating them.
【0062】その後、配線層86およびTi層84をパ
ターン加工することによりベース電極88、エミッタ電
極90、コレクタ電極92およびMOS用電極94を形
成する。次に、図18に示すように、層間絶縁膜96を
成膜した後、図示省略してあるが第2層目のアルミニウ
ム配線層を成膜し、その上に、オーバコート膜98を成
膜する。オーバーコート膜98は、たとえばプラズマC
VD法により成膜される窒化シリコン膜で構成される。Thereafter, the wiring layer 86 and the Ti layer 84 are patterned to form a base electrode 88, an emitter electrode 90, a collector electrode 92, and a MOS electrode 94. Next, as shown in FIG. 18, after forming an interlayer insulating film 96, a second aluminum wiring layer (not shown) is formed, and an overcoat film 98 is formed thereon. I do. The overcoat film 98 is made of, for example, plasma C
It is composed of a silicon nitride film formed by the VD method.
【0063】本実施例に係るBiCMOS型半導体装置
およびその製造方法では、前記第1実施例と同様な作用
を有する上に、さらに次に示す作用も有する。本実施例
では、図14に示すように、平坦化兼オフセット絶縁膜
としてのリフロー膜58およびCVD膜60の上にエッ
チングストップ検出層100が形成してあるので、絶縁
性サイドウォール70を形成するためのエッチング加工
時(たとえばRIE時)に、サイドウォール形成用絶縁
膜のエッチング加工の終点を検出することができる。す
なわち、サイドウォール形成用絶縁膜をエッチング加工
して行くと、その終点のタイミングで、エッチングスト
ップ検出層100が露出し、サイドウォール形成用絶縁
膜のうち大部分を占めるエッチングストップ検出層上の
絶縁膜が無くなったことを、エッチング装置(RIE装
置)で検出することができる。その結果、ベース・エミ
ッタ用開口部64の側部に形成する絶縁性サイドウォー
ル70の膜厚は、良好に制御することができる。したが
って、エミッタ/ベースの絶縁性が安定し、安定した特
性のバイポーラトランジスタを製造することができる。The BiCMOS semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present embodiment have the same functions as those of the first embodiment, and also have the following functions. In this embodiment, as shown in FIG. 14, since the etching stop detection layer 100 is formed on the reflow film 58 and the CVD film 60 as the planarization and offset insulating film, the insulating sidewall 70 is formed. During the etching process (eg, during RIE), the end point of the etching process of the insulating film for forming the sidewall can be detected. That is, when the insulating film for forming the sidewall is etched, the etching stop detecting layer 100 is exposed at the timing of the end point, and the insulating film on the etching stop detecting layer that occupies most of the insulating film for forming the sidewall is formed. The loss of the film can be detected by an etching device (RIE device). As a result, the thickness of the insulating sidewall 70 formed on the side of the base / emitter opening 64 can be controlled well. Therefore, it is possible to manufacture a bipolar transistor with stable emitter / base insulation and stable characteristics.
【0064】さらに、本実施例では、平坦化兼オフセッ
ト絶縁膜としてのリフロー膜58およびCVD膜60の
上で、且つエミッタ取り出し電極の下部に、図15,1
6に示すように、エッチングストップ検出層100が残
る。このため、エッチングストップ検出層100の下の
CVD膜60がバリヤ層となり、リフロー膜58から、
エミッタ取り出し電極72を通して、エミッタ領域75
にリンなどの不純物が拡散することを防止することがで
きる。この不純物拡散が生じた場合には、エミッタ領域
75の深さの制御が困難になるが、本実施例ではこのよ
うな事態を有効に避けることができる。Further, in the present embodiment, on the reflow film 58 and the CVD film 60 as a planarization and offset insulating film and below the emitter extraction electrode, FIGS.
As shown in FIG. 6, the etching stop detection layer 100 remains. For this reason, the CVD film 60 below the etching stop detection layer 100 becomes a barrier layer, and from the reflow film 58,
Through the emitter extraction electrode 72, the emitter region 75
This prevents diffusion of impurities such as phosphorus. When the impurity diffusion occurs, it becomes difficult to control the depth of the emitter region 75, but in the present embodiment, such a situation can be effectively avoided.
【0065】さらに、エッチングストップ検出層100
(たとえばポリシリコン層)があることで、図16,1
7に示すように、エミッタ取り出し電極72の上にエミ
ッタ電極90を接続する際のエッチング加工時に、エミ
ッタ取り出し電極72の膜厚を稼げるので、エミッタ取
り出し電極72の掘れ過ぎを補償することができる。Further, the etching stop detecting layer 100
(For example, a polysilicon layer), as shown in FIGS.
As shown in FIG. 7, the thickness of the emitter extraction electrode 72 can be increased at the time of etching when the emitter electrode 90 is connected to the emitter extraction electrode 72, so that it is possible to compensate for excessive excavation of the emitter extraction electrode 72.
【0066】さらにまた、エミッタ取り出し電極形成部
以外のエッチングストップ検出層100は、エミッタ取
り出し電極のエッチング加工時に同時に削られるので、
このエッチングストップ検出層100自体が、段差を増
大させる要因にはならない。なお、本発明は、上述した
実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種
々に改変することができる。Further, the etching stop detecting layer 100 other than the portion where the emitter extraction electrode is formed is simultaneously removed when the emitter extraction electrode is etched.
The etching stop detection layer 100 itself does not become a factor for increasing the level difference. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the present invention.
【0067】[0067]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、バイポーラトランジスタのオフセット絶縁膜とし
て、主としてMOSトランジスタ形成領域を平坦化する
ための平坦化絶縁膜を用いたので、オフセット絶縁膜と
は別個に平坦化絶縁膜を成膜する必要がなくなる。その
結果、トータルでの絶縁膜の膜厚が薄くなり、その絶縁
膜の表面の段差の増大を防止することができる。As described above, according to the present invention, as the offset insulating film of the bipolar transistor, the planarization insulating film for mainly planarizing the MOS transistor formation region is used. Eliminates the need to separately form a planarizing insulating film. As a result, the total thickness of the insulating film is reduced, and an increase in the level difference on the surface of the insulating film can be prevented.
【0068】したがって、その絶縁膜の表面に、TFT
あるいは配線層を、高精度なパターンで、配線の段切れ
現象を生じさせることなく良好に形成することができ
る。また、絶縁膜の膜厚がトータルで薄くなることか
ら、その絶縁膜に形成するコンタクト部のコンタクト抵
抗が低減されると共に、製造プロセスが安定し、得られ
るトランジスタの特性も安定する。Therefore, a TFT is formed on the surface of the insulating film.
Alternatively, the wiring layer can be satisfactorily formed with a high-precision pattern without causing a disconnection phenomenon of the wiring. Further, since the thickness of the insulating film becomes thinner in total, the contact resistance of the contact portion formed in the insulating film is reduced, the manufacturing process is stabilized, and the characteristics of the obtained transistor are also stabilized.
【0069】さらに、平坦化兼オフセット絶縁膜とし
て、BPSGなどのリフロー膜を用いた場合には、この
リフロー膜をTEOS−CVD膜などのノンドープ絶縁
膜で挟むことにより、リフロー膜に含まれる不純物が、
下層側のベース取り出し電極や上層側のエミッタ取り出
し電極に拡散することを有効に防止できる。不純物が、
これらに拡散されると、トランジスタの特性に変動をも
たらすおそれがあるが、本発明では、そのおそれがな
い。Further, when a reflow film such as BPSG is used as the flattening / offset insulating film, the reflow film is sandwiched between non-doped insulating films such as a TEOS-CVD film to reduce impurities contained in the reflow film. ,
Diffusion to the base extraction electrode on the lower layer side and the emitter extraction electrode on the upper layer side can be effectively prevented. Impurities
When diffused into these, there is a possibility that the characteristics of the transistor may fluctuate, but in the present invention, there is no such fear.
【0070】さらに、ベース取り出し電極として、ポリ
サイド膜を用いることで、そのポリサイド膜を、MOS
トランジスタ形成領域の配線層と兼用することができ、
製造工程の簡略化、段差の低減が可能になり、さらに
は、ベース抵抗の低減による高注入領域でのバイポーラ
トランジスタ特性の向上が実現できる(コレクタ電流の
増大が可能)。Further, by using a polycide film as the base extraction electrode, the polycide film can be
Can also be used as a wiring layer in the transistor formation area,
This simplifies the manufacturing process and reduces steps, and further improves the bipolar transistor characteristics in the high-injection region by reducing the base resistance (the collector current can be increased).
【0071】さらにまた、本発明の製造方法では、第2
層目の第2導電層(たとえばポリサイド膜であり、ベー
ス取り出し電極となる)をエッチングする際に、過剰な
オーバエッチングが不要なので、ベースおよびエミッタ
を形成する半導体基板の表面のエッチング掘れ量を最低
限に抑えることができる。オーバエッチングが不要なの
は第2導電層を、MOSトランジスタ形成領域と別々に
パターン加工するためである。Further, in the manufacturing method of the present invention, the second
Excessive over-etching is not required when etching the second conductive layer (for example, a polycide film and becomes a base extraction electrode), so that the amount of etching excavation on the surface of the semiconductor substrate on which the base and the emitter are formed is minimized. Can be minimized. Over-etching is unnecessary because the second conductive layer is patterned separately from the MOS transistor formation region.
【0072】特に、平坦化兼オフセット絶縁膜の上にエ
ッチングストップ検出層を形成する本発明では、ベース
・エミッタ用開口部内に絶縁性サイドウォール(エミッ
タ/ベース分離のため)を形成するためのエッチング加
工時(たとえばRIE時)に、サイドウォール形成用絶
縁膜のエッチング加工の終点を検出することができる。
すなわち、サイドウォール形成用絶縁膜をエッチング加
工して行くと、その終点のタイミングで、エッチングス
トップ検出層が露出し、エッチング装置(RIE装置)
で検出することができる。その結果、ベース・エミッタ
用開口部の側部に形成する絶縁性サイドウォールの膜厚
は、良好に制御することができる。したがって、エミッ
タ/ベースの絶縁性が安定し、安定した特性のバイポー
ラトランジスタを製造することができる。In particular, in the present invention in which the etching stop detecting layer is formed on the flattening and offset insulating film, the etching for forming the insulating sidewall (for separating the emitter / base) in the base / emitter opening. At the time of processing (for example, at the time of RIE), the end point of the etching processing of the insulating film for forming a sidewall can be detected.
That is, when the insulating film for forming the sidewall is etched, the etching stop detecting layer is exposed at the timing of the end point, and the etching device (RIE device) is used.
Can be detected. As a result, the thickness of the insulating sidewall formed on the side of the base / emitter opening can be controlled well. Therefore, it is possible to manufacture a bipolar transistor with stable emitter / base insulation and stable characteristics.
【0073】さらに、この場合には、平坦化兼オフセッ
ト絶縁膜の上で、且つエミッタ電極の下部に上記エッチ
ングストップ検出層が残るので、平坦化兼オフセット絶
縁膜から、エミッタ電極を通して、エミッタ領域にリン
などの不純物が拡散することを防止することができる。
この不純物拡散が生じた場合には、エミッタの深さの制
御が困難になるが、本発明ではこのような事態を避ける
ことができる。Further, in this case, the above-mentioned etching stop detection layer remains on the flattening / offset insulating film and below the emitter electrode. It is possible to prevent impurities such as phosphorus from diffusing.
When the impurity diffusion occurs, it becomes difficult to control the depth of the emitter, but such a situation can be avoided in the present invention.
【0074】さらに、エッチングストップ検出層(たと
えばポリシリコン層)があることで、エミッタ取り出し
電極の上にエミッタ電極を接続する際のエッチング加工
時に、エミッタ取り出し電極の膜厚を稼げるので、エミ
ッタ取り出し電極の掘れ過ぎを補償することができる。Furthermore, the presence of the etching stop detection layer (for example, a polysilicon layer) allows the thickness of the emitter extraction electrode to be increased during the etching process for connecting the emitter electrode on the emitter extraction electrode. Over-digging can be compensated.
【0075】さらにまた、エッチングストップ検出層
は、エミッタ電極のエッチング加工時に同時に削られる
ので、このエッチングストップ検出層自体が、段差を増
大させる要因にはならない。Further, since the etching stop detecting layer is shaved at the same time as the etching of the emitter electrode, the etching stop detecting layer itself does not become a factor for increasing the level difference.
【図1】図1は本発明の第1実施例に係るBiCMOS
型半導体装置の要部断面図である。FIG. 1 is a diagram showing a BiCMOS according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor device of the first embodiment.
【図2】図2は図1に示すBiCMOS型半導体装置の
製造過程を示す要部断面図である。FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view showing a manufacturing process of the BiCMOS semiconductor device shown in FIG. 1;
【図3】図3は図2の続きの工程を示す要部断面図であ
る。FIG. 3 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 2;
【図4】図4は図3の続きの工程を示す要部断面図であ
る。FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 3;
【図5】図5は図4の続きの工程を示す要部断面図であ
る。FIG. 5 is an essential part cross sectional view showing a step continued from FIG. 4;
【図6】図6は図5の続きの工程を示す要部断面図であ
る。FIG. 6 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 5;
【図7】図7は図6の続きの工程を示す要部断面図であ
る。FIG. 7 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 6;
【図8】図8は図7の続きの工程を示す要部断面図であ
る。FIG. 8 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 7;
【図9】図9は図8の続きの工程を示す要部断面図であ
る。FIG. 9 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 8;
【図10】図10は図9の続きの工程を示す要部断面図
である。FIG. 10 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 9;
【図11】図11は図10の続きの工程を示す要部断面
図である。FIG. 11 is an essential part cross sectional view showing a step subsequent to that of FIG. 10;
【図12】図12は本発明の他の実施例に係るBiCM
OS型半導体装置の製造工程を示す要部断面図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a BiCM according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a principal part illustrating a manufacturing process of the OS-type semiconductor device.
【図13】図13は図12の続きの工程を示す要部断面
図である。FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 12;
【図14】図14は図13の続きの工程を示す要部断面
図である。FIG. 14 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 13;
【図15】図15は図14の続きの工程を示す要部断面
図である。FIG. 15 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 14;
【図16】図16は図15の続きの工程を示す要部断面
図である。FIG. 16 is an essential part cross sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 15;
【図17】図17は図16の続きの工程を示す要部断面
図である。FIG. 17 is an essential part cross sectional view showing a step continued from FIG. 16;
【図18】図18は図17の続きの工程を示す要部断面
図である。FIG. 18 is an essential part cross sectional view showing a step continued from FIG. 17;
12… バイポーラトランジスタ形成領域 14… MOSトランジスタ形成領域 20… 半導体装置 22… 半導体基板 24… エピタキシャル層 26… コレクタ埋め込み層 28… 素子分離絶縁膜(LOCOS) 36… ゲート電極 52… ベース取り出し電極 54… 配線層 56,60… TEOS−CVD膜 58… リフロー膜(平坦化兼オフセット絶縁膜) 62… グラフトベース領域 64… ベース・エミッタ用開口部 68… 真性ベース領域 70… 絶縁性サイドウォール 72… エミッタ取り出し電極 100… エッチングストップ検出層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Bipolar transistor formation area 14 ... MOS transistor formation area 20 ... Semiconductor device 22 ... Semiconductor substrate 24 ... Epitaxial layer 26 ... Collector buried layer 28 ... Element isolation insulating film (LOCOS) 36 ... Gate electrode 52 ... Base extraction electrode 54 ... Wiring Layers 56, 60 TEOS-CVD film 58 Reflow film (flattening and offset insulating film) 62 Graft base region 64 Base / emitter opening 68 Intrinsic base region 70 Insulating sidewall 72 Emitter extraction electrode 100 ... Etching stop detection layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田平 浩一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−323862(JP,A) 特開 平3−49234(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8249 H01L 27/06 H01L 21/822 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Koichi Tabira 6-7-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (56) References JP-A-4-3233862 (JP, A) JP-A Heihei 3-49234 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/8249 H01L 27/06 H01L 21/822
Claims (10)
バイポーラトランジスタとを形成するBiCMOS型半
導体装置の製造方法であって、 半導体基板の表面に、ゲート絶縁層を介して第1導電層
を成膜する工程と、 上記第1導電層をエッチング加工し、MOSトランジス
タ形成領域に、MOSトランジスタのゲート電極を形成
する工程と、 上記ゲート電極の上に、層間絶縁膜を成膜する工程と、 この層間絶縁膜の上に、第2導電層を形成する工程と、 この第2導電層をエッチング加工し、バイポーラトラン
ジスタ形成領域には、ベース取り出し電極を形成し、M
OSトランジスタ形成領域には、MOSトランジスタの
ソース・ドレイン領域に接続される配線層を形成する工
程と、 上記ベース取り出し電極および配線層を構成する第2導
電層の上に、バイポーラトランジスタのエミッタおよび
ベースを自己整合的に分離して形成するためのオフセッ
トとなる、平坦化兼オフセット絶縁膜を形成する工程
と、 上記平坦化兼オフセット絶縁膜の表面を平坦化する工程
と、 上記ベース取り出し電極に含まれる不純物を半導体基板
の表面に固相拡散させ、ベース領域を自己整合的に形成
する工程と、 上記バイポーラトランジスタ形成領域に位置する平坦化
兼オフセット絶縁膜および上記ベース取り出し電極をエ
ッチング加工し、半導体基板の表面を露出するベース・
エミッタ用開口部を形成する工程と、 上記ベース・エミッタ用開口部の内壁部に、絶縁性サイ
ドウォールを形成する工程と、 上記絶縁性サイドウォールが形成してあるベース・エミ
ッタ用開口部内に、エミッタ取り出し電極を入り込むよ
うに形成する工程と、 上記エミッタ取り出し電極からの不純物拡散により、半
導体基板の表面に、エミッタ領域を自己整合的に形成す
る工程とを有するBiCMOS型半導体装置の製造方
法。1. A method of manufacturing a BiCMOS type semiconductor device in which a MOS transistor and a bipolar transistor are formed on a semiconductor substrate, wherein a first conductive layer is formed on a surface of the semiconductor substrate via a gate insulating layer. A step of etching the first conductive layer to form a gate electrode of the MOS transistor in the MOS transistor formation region; a step of forming an interlayer insulating film on the gate electrode; Forming a second conductive layer on the film; etching the second conductive layer; forming a base extraction electrode in a bipolar transistor formation region;
Forming a wiring layer connected to the source / drain region of the MOS transistor in the OS transistor formation region; and forming an emitter and a bipolar transistor of the bipolar transistor on the second conductive layer forming the base extraction electrode and the wiring layer.
Offset for forming the base in a self-aligned manner
The bets, forming a flat Kaken offset insulating film, a step of flattening the surface of the flat Kaken offset insulating film, to solid-phase diffusing impurities contained in the base take-out electrode on the surface of the semiconductor substrate Forming a base region in a self-aligned manner; and etching the flattening / offset insulating film and the base extraction electrode located in the bipolar transistor formation region to expose a surface of the semiconductor substrate.
Forming an emitter opening; forming an insulating sidewall on the inner wall of the base / emitter opening; and forming a base / emitter opening on which the insulating sidewall is formed, A method for manufacturing a BiCMOS type semiconductor device, comprising: a step of forming an emitter extraction electrode so as to enter therein; and a step of forming an emitter region in a self-aligned manner on a surface of a semiconductor substrate by diffusing impurities from the emitter extraction electrode.
物を含むリフロー膜で構成し、このリフロー膜を熱処理
することにより、平坦化処理を行い、その熱処理時に、
同時に、上記ベース取り出し電極に含まれる不純物を半
導体基板の表面に拡散させ、ベース領域を自己整合的に
形成することを特徴とする請求項1に記載のBiCMO
S型半導体装置の製造方法。2. The flattening / offset insulating film is composed of a reflow film containing impurities, and a flattening process is performed by heat-treating the reflow film.
2. The BiCMO according to claim 1 , wherein the base region is formed in a self-aligned manner by simultaneously diffusing impurities contained in the base extraction electrode into the surface of the semiconductor substrate.
A method for manufacturing an S-type semiconductor device.
は、不純物を含まないノンドープ絶縁膜を形成すること
を特徴とする請求項2に記載のBiCMOS型半導体装
置の製造方法。3. The method of manufacturing a BiCMOS semiconductor device according to claim 2 , wherein a non-doped insulating film containing no impurity is formed at least below the reflow film.
いたCVD法により形成することを特徴とする請求項3
に記載のBiCMOS型半導体装置の製造方法。 Claim 3, characterized in that said non-doped insulating film is formed by CVD method using TEOS
3. The method for manufacturing a BiCMOS semiconductor device according to 1.
の少なくとも一方を、ポリシリコン膜と、シリサイド膜
との積層構造であるポリサイド膜で形成することを特徴
とする請求項1〜4のいずれかに記載のBiCMOS型
半導体装置の製造方法。5. at least one of the first conductive layer and the second conductive layer, claim to the polysilicon film, and forming a polycide film which is a laminated structure of a silicide layer 1-4 The method for manufacturing a BiCMOS semiconductor device according to any one of the above.
バイポーラトランジスタとを形成するBiCMOS型半
導体装置の製造方法であって、 半導体基板の表面に、ゲート絶縁層を介して第1導電層
を成膜する工程と、 上記第1導電層をエッチング加工し、MOSトランジス
タ形成領域に、MOSトランジスタのゲート電極を形成
する工程と、 上記ゲート電極の上に、層間絶縁膜を成膜する工程と、 この層間絶縁膜の上に、第2導電層を形成する工程と、 この第2導電層をエッチング加工し、バイポーラトラン
ジスタ形成領域には、ベース取り出し電極を形成し、M
OSトランジスタ形成領域には、MOSトランジスタの
ソース・ドレイン領域に接続される配線層を形成する工
程と、 上記ベース取り出し電極および配線層を構成する第2導
電層の上に、バイポーラトランジスタのエミッタおよび
ベースを自己整合的に分離して形成するためのオフセッ
トとなる、平坦化兼オフセット絶縁膜を形成する工程
と、 上記平坦化兼オフセット絶縁膜の表面を平坦化する工程
と、 上記ベース取り出し電極に含まれる不純物を半導体基板
の表面に固相拡散させ、ベース領域を自己整合的に形成
する工程と、 上記平坦化兼オフセット絶縁膜の上にエッチングストッ
プ検出層を形成する工程と、 上記バイポーラトランジスタ形成領域に位置するエッチ
ングストップ検出層、平坦化兼オフセット絶縁膜および
上記ベース取り出し電極をエッチング加工し、半導体基
板の表面を露出するベース・エミッタ用開口部を形成す
る工程と、 上記ベース・エミッタ用開口部内に入り込むように、サ
イドウォール形成用絶縁膜を形成する工程と、 上記サイドウォール形成用絶縁膜を、上記エッチングス
トップ検出層の表面が露出することを検知するまで、全
面エッチバック加工し、上記ベース・エミッタ用開口部
の内壁部に、絶縁性サイドウォールを形成する工程と、 上記絶縁性サイドウォールが形成してあるベース・エミ
ッタ用開口部内に、エミッタ取り出し電極を入り込むよ
うに形成し、このエミッタ取り出し電極のエッチング加
工時に、エミッタ取り出し電極の下部以外の部分の上記
エッチングストップ検出層を除去する工程と、 上記エミッタ取り出し電極からの不純物拡散により、半
導体基板の表面に、エミッタ領域を自己整合的に形成す
る工程とを有するBiCMOS型半導体装置の製造方
法。6. A method for manufacturing a BiCMOS type semiconductor device in which a MOS transistor and a bipolar transistor are formed on a semiconductor substrate, wherein a first conductive layer is formed on a surface of the semiconductor substrate via a gate insulating layer. A step of etching the first conductive layer to form a gate electrode of the MOS transistor in the MOS transistor formation region; a step of forming an interlayer insulating film on the gate electrode; Forming a second conductive layer on the film; etching the second conductive layer; forming a base extraction electrode in a bipolar transistor formation region;
Forming a wiring layer connected to the source / drain region of the MOS transistor in the OS transistor formation region; and forming an emitter and a bipolar transistor of the bipolar transistor on the second conductive layer forming the base extraction electrode and the wiring layer.
Offset for forming the base in a self-aligned manner
The bets, forming a flat Kaken offset insulating film, a step of flattening the surface of the flat Kaken offset insulating film, to solid-phase diffusing impurities contained in the base take-out electrode on the surface of the semiconductor substrate Forming a base region in a self-aligned manner; forming an etching stop detection layer on the planarization / offset insulating film; etching stop detection layer located in the bipolar transistor formation region; Etching the insulating film and the base extraction electrode to form a base / emitter opening exposing the surface of the semiconductor substrate; and forming a sidewall forming insulating film so as to enter the base / emitter opening. Forming the insulating film for forming a sidewall, and forming the insulating film for sidewall formation on the surface of the etching stop detecting layer. Forming an insulating sidewall on the inner wall portion of the base / emitter opening until it is detected that the base / emitter is exposed; and a base / emitter having the insulating sidewall formed thereon. A step of forming an emitter extraction electrode in the opening, and removing the etching stop detection layer in a portion other than the lower part of the emitter extraction electrode during the etching of the emitter extraction electrode; Forming a self-aligned emitter region on the surface of the semiconductor substrate by impurity diffusion.
物を含むリフロー膜で構成し、このリフロー膜を熱処理
することにより、平坦化処理を行い、その熱処理時に、
同時に、上記ベース取り出し電極に含まれる不純物を半
導体基板の表面に拡散させ、ベース領域を自己整合的に
形成することを特徴とする請求項6に記載のBiCMO
S型半導体装置の製造方法。7. The flattening / offset insulating film is composed of a reflow film containing impurities, and a flattening process is performed by heat-treating the reflow film.
7. The BiCMO according to claim 6 , wherein the base region is formed in a self-aligned manner by simultaneously diffusing impurities contained in the base extraction electrode into the surface of the semiconductor substrate.
A method for manufacturing an S-type semiconductor device.
は、不純物を含まないノンドープ絶縁膜を形成すること
を特徴とする請求項7に記載のBiCMOS型半導体装
置の製造方法。8. The method of manufacturing a BiCMOS semiconductor device according to claim 7 , wherein a non-doped insulating film containing no impurity is formed at least below the reflow film.
いたCVD法により形成することを特徴とする請求項8
に記載のBiCMOS型半導体装置の製造方法。9. The method of claim 8, characterized in that said non-doped insulating film is formed by CVD method using TEOS
3. The method for manufacturing a BiCMOS semiconductor device according to 1.
ちの少なくとも一方を、ポリシリコン膜と、シリサイド
膜との積層構造であるポリサイド膜で形成することを特
徴とする請求項6〜9のいずれかに記載のBiCMOS
型半導体装置の製造方法。10. at least one of the first conductive layer and the second conductive layer, and the polysilicon film, claim and forming a polycide film which is a laminated structure of a silicide layer 6-9 BiCMOS according to any of the above
Of manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09030594A JP3240823B2 (en) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Method for manufacturing BiCMOS type semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09030594A JP3240823B2 (en) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | Method for manufacturing BiCMOS type semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07297305A JPH07297305A (en) | 1995-11-10 |
JP3240823B2 true JP3240823B2 (en) | 2001-12-25 |
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JP (1) | JP3240823B2 (en) |
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JP5283916B2 (en) | 2008-02-01 | 2013-09-04 | セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | Manufacturing method of semiconductor device |
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- 1994-04-27 JP JP09030594A patent/JP3240823B2/en not_active Expired - Fee Related
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