JP3303550B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP3303550B2
JP3303550B2 JP21495894A JP21495894A JP3303550B2 JP 3303550 B2 JP3303550 B2 JP 3303550B2 JP 21495894 A JP21495894 A JP 21495894A JP 21495894 A JP21495894 A JP 21495894A JP 3303550 B2 JP3303550 B2 JP 3303550B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバイポーラ・トランジス
タと接合型電界効果トランジスタ(J−FET)とを同
一基板上に混載する半導体装置の製造方法に関し、特に
従来のバイポーラ・トランジスタの製造工程数と同じ工
程数でこれを実現する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高周波デジタル/アナログ混載集積回路
(IC)としては、従来からCMOS−ICやバイ−C
MOS−ICが広く用いられている。しかし、これらの
ICが利用できるのはおおよそビデオ周波数帯域までで
あり、これより周波数の高いUHF帯域ではクロストー
クが原因となってデジタル素子とアナログ素子の混載が
困難となる。しかも、出力段には従来にも増して耐圧の
高い素子が必要となる。
【0003】しかし、素子の耐圧性能は一般に高速性と
トレード・オフの関係にある。たとえばバイポーラ・ト
ランジスタの動作速度を低電流下で向上させるために
は、微細化を図ることと各接合を浅くかつ高不純物濃度
にて形成することとで寄生容量を低減し、またエピタキ
シャル層を薄く形成することでベース/コレクタ間の空
乏層幅を減少させることが有効である。しかし、これら
の対策はいずれも耐圧を劣化させる方向に働く。エピタ
キシャル層を高耐圧トランジスタの形成領域において選
択的に厚く形成することも理論上は可能であるが、この
ような縦方向のエピタキシャル層の厚さの制御は設計や
製造工程を複雑化させる虞れが大きい。
【0004】かかる背景から、1990年IEEE−I
SSCC抄録集(`90 IEEE International Solid-State
Circuits Conference, Digest of Technical Paper
s),p.90に、高速バイポーラ・トランジスタとI
2 L(Integrated Injection Logic) ゲートと高耐圧バ
イポーラ・トランジスタとを組み合わせた全帯域テレビ
ジョン・チューナ用ICが提案されている。このICで
は、コレクタ領域の幅とエミッタ/コレクタ間距離を変
化させることにより、基板の面内方向における空乏層幅
を制御している。しかし、この方式ではコレクタ抵抗が
大きく、飽和領域での動作には適さない。
【0005】この問題を解決するICとして、特開平4
−291952号公報に高速バイポーラ・トランジスタ
と高耐圧,高相互コンダクタンスのJ−FETを同一基
板上に形成してカスコード接続したICが開示されてい
る。以下にこのICの例として、npnトランジスタ
(npnTr)とnチャネルJ−FETとを混載したI
Cの製造プロセスについて、図18ないし図22を参照
しながら簡単に説明する。
【0006】まず、図18に示されるように、レジスト
・マスク(図示せず。)を用いてp型単結晶Si基板5
1(p−Sub)のnpnTr形成領域にたとえばヒ素
(As)かアンチモン(Sb)を熱拡散させ、n+ 型の
埋込みコレクタ領域52を形成する。次に、別のレジス
ト・マスク(図示せず。)を用いてたとえばホウ素(B
2 + )をイオン注入し、npnトランジスタとJ−F
ETの各形成領域を分離するためのp+ 型のチャネル・
ストップ領域53iso を形成する。
【0007】次に、図19に示されるように、さらに別
のレジスト・マスク (図示せず。)を用いてホウ素をイ
オン注入し、J−FET形成領域にp型の下部ゲート領
域54BGを形成する。
【0008】次に、図20に示されるように、p型単結
晶Si基板51の全面に通常のエピタキシャル成長法に
よりn型エピタキシャル層55を成長させる。続いて、
通常の選択酸化法(LOCOS法)により、チャネル・
ストップ領域53iso あるいは埋込みコレクタ領域52
に達するSiOx 層である素子分離領域56を形成す
る。さらに、J−FET形成領域においてn型エピタキ
シャル層55の内部にたとえばリンをイオン注入し、下
部ゲート領域54BGに達するn+ 型のチャネル領域5
7CHを形成する。
【0009】次に、図21に示されるように、素子形成
領域の表面に熱酸化法で薄いSiOx 膜59を形成し、
この膜を通してリンをイオン注入することにより、np
nTr形成領域にn+ 型のコレクタ取出し領域58C、
J−FET形成領域にn+ 型のソース/ドレイン領域5
8SDをそれぞれ形成する。続いて、上記SiOx 膜5
9をJ−FET形成領域においてパターニングし、さら
に基体の全面に1層目ポリシリコン層を被着させ、この
層にホウ素をイオン注入する。この1層目ポリシリコン
層をパターニングし、npnTr形成領域にベース取出
し電極60B、J−FET形成領域にはゲート取出し電
極60Gをそれぞれ形成する。次に、基体の全面にSi
x 層間絶縁膜62を堆積させ、このSiO2 層間絶縁
膜62と上記ベース取出し電極60Bとを共通マスクに
より順次ドライエッチングしてエミッタ窓開けを行う。
この開口を介してホウ素をイオン注入し、n型エピタキ
シャル層55の表層部にp型の真性ベース領域61Bを
形成した後、サイドウォール形成用の別のSiOx 層を
全面に堆積させる。この状態で基体をアニールし、ベー
ス取出し電極60Bとゲート電極60Gから不純物をn
型エピタキシャル層55へ向けて拡散させ、p+ 型のグ
ラフト・ベース領域63GBおよび上部ゲート領域63
TGをそれぞれ形成する。この後、上記サイドウォール
形成用のSiOx 層をエッチバックし、上記開口の側壁
面にサイドウォールを形成する。
【0010】次に、基体の全面に2層目ポリシリコン層
を堆積し、この層にヒ素をイオン注入した後、アニール
を行ってこの不純物を上記開口の底面から真性ベース領
域61Bへ向けて拡散させ、図22に示されるようなn
+ 型のエミッタ領域65Eを形成する。続いて、この2
層目ポリシリコン層を上記開口の部分に選択的に残すご
とくパターニングしてエミッタ取出し電極64Eを形成
する。さらに、常法にしたがって上記SiOx 層間絶縁
膜62へのコンタクト・ホールの開口、バリヤメタルと
Al系配線膜の被着、および配線膜のパターニングを順
次行う。このようにして、npnTr形成領域ではベー
ス取出し電極60Bに接続するベース電極66B、エミ
ッタ取出し電極64Eに接続するエミッタ電極66E、
およびコレクタ取出し領域58Cに接続するコレクタ電
極66Cを、またJ−FET形成領域ではソース/ドレ
イン領域58SDに接続するソース/ドレイン電極66
SD、およびゲート取出し電極60Gに接続するゲート
電極66Gをそれぞれ形成する。
【0011】あるいは、上述のプロセスよりもさらにJ
−FETの相互コンダクタンスを改善できるプロセスも
ある。これを、図23ないし図29を参照しながら説明
するが、先のプロセスと共通部分については詳しい説明
は省略する。
【0012】このプロセスでは、図23に示されるよう
に埋込みコレクタ領域52を形成した後、図24に示さ
れるようにn型エピタキシャル層55および素子分離領
域56の形成を先に行い、しかる後、図25に示される
ようにホウ素をイオン注入してp型のチャネル・ストッ
プ領域67iso とp型の下部ゲート領域67BGを形成
し、さらにJ−FET形成領域にリンをイオン注入して
+ 型のチャネル領域67BGを形成する。
【0013】この後の工程は上述のプロセスと同様であ
る。すなわち、図26では、リンのイオン注入(コレク
タ取出し領域58C,ソース/ドレイン領域58SDの
形成)、SiOx 膜59のパターニング、1層目ポリシ
リコン層のパターニング(ベース取出し電極60,ゲー
ト取出し電極60Gの形成)、SiOx 層間絶縁膜62
の形成、ホウ素のイオン注入(真性ベース領域61Bの
形成)、不純物拡散アニール(グラフト・ベース領域6
3GB,上部ゲート領域63TGの形成)、サイドウォ
ール形成の各工程を終了した状態を示している。また、
図27では、2層目ポリシリコン層のパターニング(エ
ミッタ取出し電極64Eの形成)、不純物拡散アニール
(エミッタ領域65Eの形成)、SiOx 層間絶縁膜6
2のパターニング、および配線膜のパターニング(ベー
ス電極66B,エミッタ電極66E,コレクタ電極66
C,ソース/ドレイン電極66SD,ゲート電極66G
の形成)の各工程を終了した状態を示している。
【0014】この2番目のプロセスでは、下部ゲート領
域54BGがn型エピタキシャル層55の形成よりも後
にイオン注入により形成されるため、その厚さは活性化
アニール条件により決定されることになり、厚さの制御
性が向上する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現今の半導
体産業は、高性能化およびこれを実現するための微細化
を追求するあまり、産業自体の存続が危ぶまれるほどの
大幅なコスト増に直面している。したがって、コスト削
減が極めて重要な課題であり、そのための工程数の削減
が不可欠となっている。
【0016】上述のICの製造プロセスにも、従来の一
般的なnpnTrの製造工程をなるべく共通に用い、J
−FETが混載されたことによる工程数の増加を最小限
に抑えようとする工夫がみられるが、それでもJ−FE
T専用に行われている工程が幾つかある。
【0017】たとえば、図18ないし図22を参照しな
がら説明した最初のプロセスでは、図19に示したp型
の下部ゲート領域54BG、および図20に示したn+
型のチャネル領域57CHをそれぞれ形成するためのイ
オン注入が2回、J−FET専用に行われている。ただ
し、通常のイオン注入時には、チャネリングを防止する
ためにイオン注入領域以外の領域を薄いSiOx 層で被
覆しているため、実際にはSiOx 層の形成およびその
パターニングにかかる工程も追加されることになる。
【0018】一方、図23ないし図27を参照しながら
説明した2番目のプロセスでは、p型の下部ゲート領域
67BGとチャネル・ストップ領域67iso とを同時に
形成することによりさらにイオン注入を1回省略してい
るが、やはり従来のバイポーラ・プロセスよりも工程が
増加していることには変わりない。
【0019】そこで本発明は、従来のバイポーラ・トラ
ンジスタの製造プロセスと共通のプロセスを利用して高
耐圧J−FETを混載することが可能な半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、上述の目的を達するために提案されるもので
あり、基板と同じ導電型のコレクタ領域を有するバイポ
ーラ・トランジスタ(S−BipTr)と、該コレクタ
領域と同じ導電型の下部ゲートを有するJ−FETとを
同一基板上に形成する際に、次のa)〜c)に挙げる部
分を共通の不純物導入工程により同時に形成するもので
ある。
【0021】a)S−BipTrのコレクタ領域と、J
−FETの下部ゲート領域 b)S−BipTrのベース領域と、J−FETのチャ
ネル領域 c)S−BipTrのエミッタ領域と、J−FETの上
部ゲート領域 本発明の半導体装置の製造方法においては、上記のa)
〜c)の部分に対する不純物導入を個別に採用しても良
いが、全てを採用した場合に従来のS−BipTrの製
造プロセスと全く工程数の等しいプロセスを実現するこ
とができる。
【0022】なお、S−BipTrとは、基板と同じ導
電型で不純物濃度の高いコレクタ領域を有するバイポー
ラ・トランジスタであり、コレクタ領域の電位は基板電
位と等しい。また、基板と逆の導電型の埋込み層を形成
する必要がないことから、製造が比較的容易である。
【0023】あるいは本発明では、上述の半導体装置に
さらに基板と逆の導電型のコレクタ領域を有するバイポ
ーラ・トランジスタを付加してバイポーラ部の構成を相
補型とした上で、J−FETを混載することもできる。
すなわち、基板と逆の導電型の第1のコレクタ領域を有
する第1のバイポーラ・トランジスタ(V−BipT
r)と、基板と同じ導電型の第2のコレクタ領域を有す
る第2のバイポーラ・トランジスタ(S−BipTr)
と、該第2のコレクタ領域と同じ導電型の下部ゲートを
有するJ−FETとを同一基板上に形成する半導体装置
を製造する際に、次のd)〜g)に挙げる部分を共通の
不純物導入工程により同時に形成するものである。
【0024】d)V−BipTrのコレクタ取出し領域
と、S−BipTrグラフト・ベース領域と、J−FE
Tのソース/ドレイン領域 e)V−BipTrのチャネル・ストップ領域と、S−
BipTrの第2のコレクタ領域と、J−FETの下部
ゲート領域 f)S−BipTrのベース領域と、J−FETのチャ
ネル領域 g)V−BipTrのグラフト・ベース領域と、S−B
ipTrのエミッタ領域と、J−FETの上部ゲート領
域 本発明の半導体装置の製造方法においては、上記のd)
〜g)の部分に対する不純物導入を個別に採用しても良
いが、全てを採用した場合に従来のV−BipTr+S
−BipTrの製造プロセスと全く工程数の等しいプロ
セスで実現することができる。
【0025】なお、上記g)の部分に対する不純物導入
を行う際には、S−BipTrのコレクタ取出し領域も
同時に形成することができる。
【0026】
【作用】本発明によれば、J−FETの基板内の構成要
素、すわち不純物拡散領域である下部ゲート領域、チャ
ネル領域、上部ゲート領域、およびソース/ドレイン領
域が、いずれもS−BipTrの製造プロセスに含まれ
る不純物導入工程で同時に形成できる。上記S−Bip
Trに加えてV−BipTrを混載する場合も、同様で
ある。したがって、S−BipTrとJ−FETとを混
載した高性能IC、あるいはV−BipTrとS−Bi
pTrからなる相補型バイポーラ・トランジスタ回路に
J−FETを付加した高性能ICを、低コストで製造す
ることができる。
【0027】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
【0028】実施例1 本実施例では、ベース領域とエミッタ領域とを自己整合
的に形成する2層ポリシリコン型V−BipTrの製造
プロセスを利用して、npnトランジスタ(npnT
r),S型PNPトランジスタ(S−PNPTr),お
よびnチャネル型J−FETを混載したICを製造し
た。このプロセスを、図1ないし図9を参照しながら説
明する。
【0029】まず、p型〈111〉Si基板1(p−S
ub)のnpnTr形成領域に約1200℃でアンチモ
ン(Sb)を気相拡散させ、n+ 型の埋込みコレクタ領
域2(n+ −BL)を形成した。この時のシート抵抗ρ
s はたとえば20〜40Ω/□、接合深さxj は1〜2
μmとした。
【0030】次に、基体の全面にn型エピタキシャル層
3(n−Epi)を成長させた。このn型エピタキシャ
ル層3の抵抗率は1〜5Ωcm、厚さは1〜2μmとし
た。
【0031】次に、LOCOS法により基体を酸化し、
素子分離領域4を形成した。このLOCOS法では、ま
ず常法にしたがって熱酸化法により基体の全面に厚さ2
0〜50nmのパッド酸化膜を形成し、さらに減圧CV
Dにより厚さ50〜100nmのSi3 4 膜(図示せ
ず。)を形成した。これらの膜厚は、バーズ・ビーク
長、選択酸化に伴う応力や欠陥発生の制御性を考慮して
最適化した。次に、レジスト・マスクを用いてSi3
4 膜,パッド酸化膜を順次エッチングし、酸化マスクを
形成した。さらに、選択酸化後の基体の表面がほぼ平坦
となるように、上記酸化マスクの開口内に表出する基板
1をさらにエッチングして凹部を形成した。この凹部の
深さは、素子分離領域4の設計膜厚の約半分とした。こ
の状態で、1050℃にて2〜4時間のパイロジェニッ
ク酸化を行い、厚さ0.8〜1.5μmの素子分離領域
4を形成した。
【0032】次に、Si3 4 膜を除去し、イオン注入
のためのレジスト・マスク5を形成した。
【0033】続いて、このレジスト・マスク5の開口6
を通じてリン(P+ )をイオン注入した。このときの注
入条件は、たとえばイオン加速エネルギー50〜100
keV,ドース量1×1015-16 /cm2 とした。これ
により、npnTrのコレクタ取出し領域7C,S−P
NPTrのグラフト・ベース領域7GB,およびJ−F
ETのソース/ドレイン領域7SD(いずれもn+ 型)
を同時に形成した。このイオン注入工程の共通化は、本
発明のポイントのひとつである。図1には、ここまでの
工程が示されている。
【0034】次に、図2に示されるように、上記のn+
型の各不純物拡散領域の活性化および基体表面の平坦化
を行った。
【0035】具体的にはまず、基板の全面にCVDによ
りSiO2 膜(図示せず。)を100〜600nmの厚
さに堆積させ、900〜1000℃,約30分間のアニ
ールにより上記のn+ 型の各不純物拡散領域を活性化し
た。さらに、レジスト膜(図示せず。)を塗布形成して
基体の表面をほぼ平坦化した後、該レジスト膜と上記S
iO2 膜との選択比を1:1とした条件でエッチバック
を行い、素子分離領域4のバーズ・ヘッドとパッド酸化
膜を除去した。
【0036】次に、図3に示されるように、基体の全面
にチャネリング防止用の薄いSiO2 膜8を900℃の
熱酸化により形成した後、図示されないレジスト・マス
クを用いてまずホウ素(B+ )をイオン注入した。この
ときの注入条件は、たとえばイオン加速エネルギー20
0〜500keV,ドース量1×1013-14 /cm2
した。これにより、npnTrのチャネル・ストップ領
域9iso ,S−PNPTrのコレクタ領域9C,および
J−FETの下部ゲート領域9BG(いずれもp+ 型)
を同時に形成した。
【0037】さらに、別のレジスト・マスク(図示せ
ず。)を用いてリンをイオン注入した。このときの注入
条件は、たとえばイオン加速エネルギー150〜200
keV,ドース量1×1013/cm2 のオーダーとし
た。これにより、S−PNPTrのベース領域10Bと
J−FETのチャネル領域10CHとを同時に形成し
た。これらの2つのイオン注入工程の共通化も、本発明
のポイントである。
【0038】次に、図4に示されるように、SiO2
間絶縁膜および1層目ポリシリコン層の成膜およびパタ
ーニングを行った。
【0039】具体的にはまず、CVDによりSiO2
間絶縁膜11を基体の全面に堆積し、図示されないレジ
スト・マスクを介してこの膜をたとえばCHF3 /O2
混合ガスを用いてドライエッチングすることにより、コ
ンタクト・ホール12を開口した。これらのコンタクト
・ホール12は、npnTrのベース/エミッタ形成部
位、S−PNPTrのコレクタ形成部位とエミッタ形成
部位、およびJ−FETのゲート形成部位にそれぞれ対
応して開口されている。
【0040】次に、基体の全面にCVDにより厚さ10
0〜300nmの1層目ポリシリコン層13を形成し
た。この1層目ポリシリコン層13は、成膜時にホウ素
を気相中から供給することにより、1×1019/cm3
のオーダーの不純物濃度を持たせたものであっても、あ
るいは純ポリシリコン層にイオン加速エネルギー10〜
30keV,ドース量1×1015/cm2 のオーダーで
ホウ素(BF2 + )をイオン注入したものであっても良
い。
【0041】続いて、上記1層目ポリシリコン層13の
エッチング・マスクを形成するため、上記コンタクト・
ホール12を被覆する部位にレジスト・マスク14を形
成した。
【0042】次に、図5に示されるように、上記1層目
ポリシリコン層をたとえばC2 Cl3 3 /SF6 混合
ガスを用いてエッチングした。これにより、npnTr
のベース取出し電極13B,S−PNPTrのコレクタ
取出し電極13Cとエミッタ取出し電極13E、および
J−FETのゲート取出し電極13Gをそれぞれ形成し
た。その後、CVDにより基体の全面に厚さ300〜5
00nmのSiO2 層間絶縁膜15を形成した。さら
に、npnTrのベース/エミッタ形成部位に開口17
を有するレジスト・マスク16を形成した。
【0043】次に、図6に示されるように、npnTr
のベース領域形成、および1層目ポリシリコン層からの
不純物拡散を行った。
【0044】具体的にはまず、上記レジスト・マスク1
6を介してSiO2 層間絶縁膜15およびベース取出し
電極13Bを順次ドライエッチングし、開口を形成し
た。次に、この開口を介してホウ素をイオン注入し、自
己整合的にp型の真性ベース領域18Bを形成した。こ
のときの注入条件は、たとえばイオン加速エネルギー3
0〜100keV,ドース量1×1013-14 /cm2
した。
【0045】次に、CVDを行って基体の全面にSiO
2 膜19を300〜600nmの厚さに堆積させ、85
0〜950℃,10〜60分の不純物活性化アニールを
行った。このアニールにより、真性ベース領域18Bが
活性化されると共に、1層目ポリシリコン層13に由来
する各取出し電極13B,13C,13E,13Gから
高濃度のホウ素が拡散し、npnTrのグラフト・ベー
ス領域20B、S−PNPTrのコレクタ取出し領域2
0Cとエミッタ領域20E、J−FETの上部ゲート領
域20TGをそれぞれ形成した。このイオン注入および
拡散工程の共通化も、本発明のポイントのひとつであ
る。
【0046】次に、図7に示されるように、npnTr
のエミッタ形成部位を規定するためのサイドウォール形
成、および自己整合的なエミッタ形成を行った。
【0047】具体的にはまず、上記SiO2 膜19をエ
ッチバックして上記開口の側壁面にサイドウォール19
SWを形成した。
【0048】続いて、CVDにより基体の全面に2層目
ポリシリコン層21を50〜200nmの厚さに堆積さ
せ、この層にヒ素(As+ )をイオン注入した。このと
きの注入条件は、たとえばイオン加速エネルギー30〜
100keV,ドース量1×1015-16 /cm2 とし
た。なお、基体上の図示されない他所においてこの2層
目ポリシリコン層21で負荷抵抗素子を形成する場合に
は、レジスト・マスクを用いてイオンを打ち分け、所望
の抵抗値に応じたドース量の制御を行う。
【0049】次に、基体の全面に図示しないSiO2
を約300nmの厚さにCVD成膜し、900〜110
0℃,5秒〜30分のアニールを行った。このアニール
により、2層目ポリシリコン層21から真性ベース領域
18Bに向けて高濃度のヒ素が拡散し、n+ 型のエミッ
タ領域22Eが形成された。
【0050】さらに、上記SiO2 膜をウェット・エッ
チングにより除去した後、2層目ポリシリコン層21上
にエミッタ取出し電極をパターニングするためのレジス
ト・マスク23を形成した。
【0051】次に、図8に示されるように、上記2層目
ポリシリコン層21をドライエッチングしてエミッタ取
出し電極21Eを形成した。
【0052】さらに、上記エミッタ取出し電極21E以
外の各取出し電極13B,13C,13E,13G、n
pnTrのコレクタ取出し領域7C、S−PNPTrの
グラフト・ベース領域7GB、およびJ−FETのソー
ス/ドレイン領域7SDに上層配線をコンタクトさせる
ため、SiO2 層間絶縁膜15,11のエッチング・マ
スクとして開口25を有するレジスト・マスク24を形
成した。
【0053】このレジスト・マスク24を介してSiO
2 層間絶縁膜15,11をドライエッチングすることに
より、図9に示されるようにコンタクト・ホール26を
開口した。さらに、レジスト・マスク24を除去し、基
体の全面にたとえばバリヤメタルとAl−1%Si膜か
らなる積層配線膜をスパッタリングにより被着させ、こ
れをパターニングしてnpnTrのベース電極27B,
エミッタ電極27Eおよびコレクタ電極27C、S−P
NPTrのコレクタ電極27Cs,エミッタ電極27E
sおよびベース電極27Bs、J−FETのソース/ド
レイン電極27SDおよびゲート電極27Gをそれぞれ
形成した。
【0054】この後は、通常の多層配線やパッシベーシ
ョン等の工程を経てICを完成させた。
【0055】上述の製造プロセスによれば、J−FET
のソース/ドレイン領域7SD,下部ゲート領域9B
G,チャネル領域10CH,上部ゲート領域20TG
は、すべてnpnTrおよび/またはS−PNPTr用
の工程と共通の工程により形成される。したがって、従
来のバイポーラ・トランジスタの製造工程数を何ら増大
させることなく、高耐圧で高相互コンダクタンスを有す
るJ−FETを該バイポーラ・トランジスタと同一基板
上に混載したICを製造することができた。
【0056】実施例2 本実施例では、実施例1において上層配線が基板に直接
コンタクトされていた領域、すなわちnpnTrのコレ
クタ取出し領域、S−PNPTrのベース取出し領域、
J−FETのソース/ドレイン領域にも1層目ポリシリ
コン層を残して取出し電極を形成したICの製造プロセ
スについて、図10ないし図17を参照しながら説明す
る。ただし、先の製造プロセスと共通する部分について
は、詳しい説明を省略する。
【0057】本プロセスではまず、図10に示されるよ
うに、n+ 型の埋込みコレクタ領域2(n+ −BL)の
形成、n型エピタキシャル層3(n−Epi)の形成、
素子分離、平坦化を実施例1と同様に行った。
【0058】次に、図11に示されるように、基体の全
面に熱酸化によりSiO2 膜8を形成し、レジスト・マ
スク31の開口32を通じてリン(P+ )をイオン注入
した。このときの注入条件は、たとえばイオン加速エネ
ルギー150〜200keV,ドース量1×1013/c
2 とした。これにより、npnTrのコレクタ取出し
領域33C,S−PNPTrのベース領域33Bおよび
J−FETのチャネル領域33CHを形成した。このイ
オン注入工程の共通化は、本発明のポイントのひとつで
ある。
【0059】次に、図12に示されるように、レジスト
・マスク34の開口35を通じてホウ素(BF2 + )を
イオン注入した。このときの注入条件は、たとえばイオ
ン加速エネルギー200〜500keV,ドース量1×
1013-14 /cm2 とした。この結果、デバイス周囲に
+ 型のチャネル・ストップ層9iso を形成すると共
に、S−PNPTrのコレクタ領域9CとJ−FETの
下部ゲート領域9BGを同時に形成した。このイオン注
入工程の共通化も、本発明のポイントのひとつである。
【0060】次に、図13に示されるように、基体の全
面にSiO2 層間絶縁膜36を堆積し、これをSiO2
膜8と共にパターニングしてコンタクト形成用の窓開け
を行い、さらにその全面に1層目ポリシリコン層37を
被着させた。さらに、この1層目ポリシリコン層37の
うち、後にnpnTrのベース取出し電極37B,S−
PNPTrのコレクタ取出し電極37Cおよびエミッタ
取出し電極37E、およびJ−FETのゲート取出し電
極37G(各取出し電極については、図15を参照。)
となる領域にp型不純物を導入するため、レジスト・マ
スク38の開口39を通じてホウ素(BF2 + )をイオ
ン注入した。このときの注入条件は、たとえばイオン加
速エネルギー10〜30keV,ドース量1×1015
cm2 のオーダーとした。
【0061】次に、上記1層目ポリシリコン層37のう
ち、後にnpnTrのコレクタ取出し電極37C、S−
PNPTrのベース取出し電極37B、およびJ−FE
Tのソース/ドレイン取出し電極37SD(各取出し電
極については、図15を参照。)となる領域にn型不純
物を導入するため、図14に示されるように、レジスト
・マスク40の開口41を通じてリン(P+ )をイオン
注入した。このときの注入条件は、たとえばイオン加速
エネルギー40〜70keV,ドース量1×1015/c
2 のオーダーとした。
【0062】次に、図15に示されるように、1層目ポ
リシリコン層37をパターニングし、npnTrのベー
ス取出し電極37Bおよびコレクタ取出し電極37C、
S−PNPTrのコレクタ取出し電極37C,エミッタ
取出し電極37Eおよびベース取出し電極37B、およ
びJ−FETのソース/ドレイン取出し電極37SDお
よびゲート取出し電極37Gをそれぞれ形成した。
【0063】その後、SiO2 層間絶縁膜42の全面被
着、npnTrのエミッタ窓開け、ホウ素のイオン注入
による真性ベース領域43Bの形成、サイドウォール形
成用のSiO2 膜44の全面被着を実施例1と同様に行
った。
【0064】続いて、850〜950℃,10〜60分
の条件でアニールを行い、先に形成された真性ベース領
域43Bを活性化させると共に、各取出し電極37B,
37C,37Eからn型エピタキシャル層3内へ不純物
を拡散させ、npnTrのp+ 型のグラフト・ベース領
域45GBおよびn+ 型のコレクタ取出し領域45C、
S−PNPTrのp+ 型のコレクタ取出し領域45C,
+ 型のエミッタ領域45Eおよびn+ 型のグラフト・
ベース領域45GB、J−FETのn+ 型のソース/ド
レイン領域45SDおよびp+ 型の上部ゲート領域45
TGをそれぞれ形成した。以上の1層目ポリシリコン層
へのイオン注入から不純物拡散アニールに至る一連の工
程の共通化も、本発明のポイントのひとつである。
【0065】次に、図16に示されるように、SiO2
膜44のエッチバックによるサイドウォール44SWの
形成、n型不純物を含有する2層目ポリシリコン層の全
面被着、該2層目ポリシリコン層からの不純物拡散によ
るnpnTrのエミッタ領域47Eの形成、2層目ポリ
シリコン層のパターニングによるnpnTrのエミッタ
取出し電極46Eの形成を、実施例1と同様に行った。
【0066】さらに、図17に示されるように、SiO
2 層間絶縁膜42のパターニングによるコンタクト・ホ
ール48の開口、積層配線膜の全面被着を行った後、こ
れをパターニングしてnpnTrのベース電極49B,
エミッタ電極49Eおよびコレクタ電極49C、S−P
NPTrのコレクタ電極49Cs,エミッタ電極49E
sおよびベース電極49Bs、J−FETのソース/ド
レイン電極49SDおよびゲート電極49Gをそれぞれ
形成した。
【0067】この後は、通常の多層配線やパッシベーシ
ョン等の工程を経てICを完成させた。
【0068】上述の製造プロセスによっても、J−FE
Tのソース/ドレイン領域45SD,下部ゲート領域9
BG,チャネル領域33CH,上部ゲート領域45T
G,ソース/ドレイン取出し電極37SDは、すべてn
pnTrおよび/またはS−PNPTr用の工程と共通
の工程により形成することができた。
【0069】以上、本発明を2例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。
【0070】たとえば、上述の実施例ではnpnTrと
S−PNPTrとJ−FETとを混載したICの製造プ
ロセスについて説明したが、本発明はS−PNPTrと
J−FETのみを混載したICの製造にももちろん適用
できる。
【0071】この他、デザイン・ルール、各プロセス条
件、ICの構成の細部についても、変更は適宜可能であ
る。
【0072】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、従来のバイポーラ・トランジスタの製造プ
ロセスと共通のプロセスを利用して、同一基板上に高耐
圧J−FETを混載することができる。したがって、た
とえばUFH帯のような高周波帯域で高速動作が要求さ
れるテレビジョン・チューナ用IC等の高性能ICを、
現今のコストをほぼ維持したまま製造することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したnpnTr/S−PNPTr
/J−FET混載ICの製造プロセスにおいて、n型エ
ピタキシャル層にn型不純物のイオン注入を行ってnp
nTrのコレクタ取出し領域、S−PNPTrのグラフ
ト・ベース領域、J−FETのソース/ドレイン領域を
形成した状態を示す模式的断面図である。
【図2】図1の基体の表面を平坦化した状態を示す模式
的断面図てある。
【図3】図2の基体にp型不純物のイオン注入を行って
素子分離領域、S−PNPTrのコレクタ領域およびJ
−FETの下部ゲート領域を形成し、またn型不純物の
イオン注入を行ってS−BipTrのベース領域および
J−FETのチャネル領域を形成した状態を示す模式的
断面図である。
【図4】図3の基体表面にSiO2 層間絶縁膜を選択的
に形成して開口し、1層目ポリシリコン層とこれをパタ
ーニングするためのレジスト・マスクを形成した状態を
示す模式的断面図である。
【図5】図4の1層目ポリシリコン層をパターニングし
て各取出し電極を形成し、これをSiO2 層間絶縁膜で
被覆し、エミッタ窓開け用のレジスト・マスクを形成し
た状態を示す模式的断面図である。
【図6】図5の基体上でエミッタ窓開け、npnTrの
ベース領域形成用イオン注入、サイドウォール形成用の
SiO2 膜の全面被着を行った後、各取出し電極からp
型不純物を拡散させてnpnTrのグラフト・ベース領
域、S−PNPTrのコレクタ取出し領域とエミッタ領
域、J−FETの上部ゲート領域を形成した状態を示す
模式的断面図である。
【図7】図6の基体のアニールによる各取出し電極から
のp型不純物拡散、SiO2 膜のエッチバックによるサ
イドウォール形成、2層目ポリシリコン層の全面被着、
npnTrのエミッタ拡散、エミッタ取出し電極のパタ
ーニング用のレジスト・マスクを形成した状態を示す模
式的断面図である。
【図8】図7の2層目ポリシリコン層をパターニング
し、さらにコンタクト・ホール・エッチング用のレジス
ト・マスクを形成した状態を示す模式的断面図である。
【図9】図8のSiO2 層間絶縁膜にコンタクト・ホー
ルを開口し、上層配線を形成した状態を示す模式的断面
図である。
【図10】本発明を適用したnpnTr/S−PNPT
r/J−FET混載ICの他の製造プロセスにおいて、
n型エピタキシャル層と素子分離領域の形成までが終了
した状態を示す模式的断面図である。
【図11】図10のn型エピタキシャル層にn型不純物
のイオン注入を行い、npnTrのコレクタ取出し領
域、S−PNPTrのベース領域、およびJ−FETの
チャネル領域を形成した状態を示す模式的断面図であ
る。
【図12】図11の基体にp型不純物のイオン注入を行
って素子分離領域、S−PNPTrのコレクタ領域、お
よびJ−FETの下部ゲート領域を形成した状態を示す
模式的断面図である。
【図13】図12の基体表面にSiO2 層間絶縁膜を選
択的に形成して開口し、1層目ポリシリコン層を全面被
着させた後、選択的にp型不純物をイオン注入している
状態を示す模式的断面図である。
【図14】図13の1層目ポリシリコン層に選択的にn
型不純物をイオン注入している状態を示す模式的断面図
である。
【図15】図14の1層目ポリシリコン層をパターニン
グし、SiO2 層間絶縁膜の全面被着、エミッタ窓開
け、npnTrのベース領域形成用イオン注入、サイド
ウォール形成用のSiO2 膜の全面被着を行った後、各
取出し電極からp型不純物あるいはn型不純物を拡散さ
せてnpnTrのグラフト・ベース領域とコレクタ取出
し領域、S−PNPTrのコレクタ取出し領域とエミッ
タ領域とグラフト・ベース領域、およびJ−FETのソ
ース/ドレイン取出し領域と上部ゲート領域とをそれぞ
れ形成した状態を示す模式的断面図である。
【図16】図15のSiO2 膜のエッチバックによるサ
イドウォール形成、2層目ポリシリコン層の全面被着、
npnTrのエミッタ拡散、2層目ポリシリコン層のパ
ターニングによるエミッタ取出し電極の形成が終了した
状態を示す模式的断面図である。
【図17】図16のSiO2 層間絶縁膜にコンタクト・
ホールを開口し、上層配線を形成した状態を示す模式的
断面図である。
【図18】従来のnpnTr/J−FET混載ICの製
造プロセスにおいて、p型Si基板にnpnTrのn型
の埋込みコレクタ領域とp+ 型の素子分離領域を形成し
た状態を示す模式的断面図である。
【図19】図18の基体にp型不純物をイオン注入して
J−FETの下部ゲート領域を形成した状態を示す模式
的断面図である。
【図20】図19の基体上でn型エピタキシャル層と素
子分離領域を形成し、さらにn型不純物をイオン注入し
てJ−FETのチャネル領域を形成した状態を示す模式
的断面図である。
【図21】図20の基体上でSiO2 膜の形成、1層目
ポリシリコン層のパターニングによる各取出し電極の形
成、SiO2 層間絶縁膜の被着、npnTrのエミッタ
窓開け、p型不純物のイオン注入によるnpnTrのベ
ース領域形成を行った後、各取出し電極から不純物拡散
を拡散させてnpnTrのグラフト・ベース領域とJ−
FETの上部ゲート領域を形成した状態を示す模式的断
面図である。
【図22】図21の基体上で2層目ポリシリコン層の全
面被着、エミッタ拡散、2層目ポリシリコン層のパター
ニングを行った後、SiO2 層間絶縁膜にコンタクト・
ホールを開口し、上層配線を形成した状態を示す模式的
断面図である。
【図23】従来のnpnTr/J−FET混載ICの他
の製造プロセスにおいて、p型Si基板にnpnTrの
n型の埋込みコレクタ領域を形成した状態を示す模式的
断面図である。
【図24】図23の基体上にn型エピタキシャル層と素
子分離領域を形成した状態を示す模式的断面図である。
【図25】図24の基体にp型不純物をイオン注入して
素子分離領域とJ−FETの下部ゲート領域を形成し、
さらにn型不純物をイオン注入してチャネル領域を形成
した状態を示す模式的断面図である。
【図26】図25の基体上でSiO2 膜の形成、1層目
ポリシリコン層のパターニングによる各取出し電極の形
成、SiO2 層間絶縁膜の被着、npnTrのエミッタ
窓開け、p型不純物のイオン注入によるnpnTrのベ
ース領域形成用の形成を行った後、各取出し電極から不
純物拡散を拡散させてnpnTrのグラフト・ベース領
域とJ−FETの上部ゲート領域を形成した状態を示す
模式的断面図である。
【図27】図26の基体上で2層目ポリシリコン層の全
面被着、エミッタ拡散、2層目ポリシリコン層のパター
ニングを行った後、SiO2 層間絶縁膜にコンタクト・
ホールを開口し、上層配線を形成した状態を示す模式的
断面図である。
【符号の説明】
1 p型〈111〉Si基板(p−Sub) 2 (npnTrの)埋込みコレクタ領域 3 n型エピタキシャル層(n−Epi) 4 素子分離領域 7C,33C (npnTrの)コレクタ取出し領域 7GB (S−PNPTrの)グラフト・ベース領域 7SD (J−FETの)ソース/ドレイン領域 9BG (J−FETの)下部ゲート領域 9C (S−BipTrの)コレクタ領域 9iso チャネル・ストップ領域 10B,33B (S−PNPTrの)ベース領域 10CH,33CH (J−FETの)チャネル領域 13B,37B (npnTrの)ベース取出し電極 13C (S−PNPTrの)コレクタ取出し電極 13E (S−PNPTrの)エミッタ取出し電極 13G,37G (J−FETの)ゲート取出し電極 18B,43B (npnTrの)真性ベース領域 20GB (npnTrの)グラフト・ベース領域 20C,45C (S−PNPTrの)コレクタ取出し
領域 20E (S−PNPTrの)エミッタ取出し領域 20TG,45TG (J−FETの)上部ゲート領域 21E,46E (npnTrの)エミッタ取出し電極 22E,47E (npnTrの)エミッタ領域 27B,49B (npnTrの)ベース電極 27E,49E (npnTrの)エミッタ電極 27C,49C (npnTrの)コレクタ電極 27Cs,49Cs (S−PNPTrの)コレクタ電
極 27Es,49Es (S−PNPTrの)エミッタ電
極 27Bs,49Bs (S−PNPTrの)ベース電極 27SD,49SD (J−FETの)ソース/ドレイ
ン電極 27G,49G (J−FETの)ゲート電極 37B (npnTrとS−PNPTrの)エミッタ取
出し電極 37C (npnTrとS−PNPTrの)コレクタ取
出し電極 37E (S−PNPTrの)エミッタ取出し電極 37SD (J−FETの)ソース/ドレイン取出し電
極 45GB (npnTrとS−PNPTrの)グラフト
・ベース領域 45E (S−PNPTrの)エミッタ領域 45C (npnTrとS−PNPTrの)コレクタ取
出し領域
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/06 H01L 29/80 C 27/095 29/732 29/808 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/331 H01L 21/265 H01L 21/337 H01L 21/76 H01L 21/8222 H01L 27/06 H01L 27/095 H01L 29/732 H01L 29/808

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と逆の導電型の第1のコレクタ領域
    を有する第1のバイポーラ・トランジスタと、基板と同
    じ導電型の第2のコレクタ領域を有する第2のバイポー
    ラ・トランジスタと、該第2のコレクタ領域と同じ導電
    型の下部ゲート領域を有する接合型電界効果トランジス
    タとを同一基板上に形成する半導体装置の製造方法にお
    いて、 前記第1のバイポーラ・トランジスタのグラフト・ベー
    ス領域と、前記第2のバイポーラ・トランジスタのエミ
    ッタ領域と、前記接合型電界効果トランジスタの上部ゲ
    ート領域とを共通の不純物導入工程により同時に形成す
    る半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 基板と逆の導電型の第1のコレクタ領域
    を有する第1のバイポーラ・トランジスタと、基板と同
    じ導電型の第2のコレクタ領域を有する第2のバイポー
    ラ・トランジスタと、該第2のコレクタ領域と同じ導電
    型の下部ゲート領域を有する接合型電界効果トランジス
    タとを同一基板上に形成する半導体装置の製造方法にお
    いて、 前記第1のバイポーラ・トランジスタのコレクタ取出し
    領域と、前記第2のバイポーラ・トランジスタのグラフ
    ト・ベース領域と、前記接合型電界効果トランジスタの
    ソース/ドレイン領域、 前記第1のバイポーラ・トランジスタのチャネル・スト
    ップ領域と、前記第2のバイポーラ・トランジスタの第
    2のコレクタ領域と、前記接合型電界効果トランジスタ
    の下部ゲート領域、 前記第2のバイポーラ・トランジスタのベース領域と、
    前記接合型電界効果トランジスタのチャネル領域、およ
    び前記第1のバイポーラ・トランジスタのグラフト・ベ
    ース領域と、前記第2のバイポーラ・トランジスタのエ
    ミッタ領域と、前記接合型電界効果トランジスタの上部
    ゲート領域、とを各々共通の不純物導入工程により同時
    に形成する半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1のバイポーラ・トランジスタの
    グラフト・ベース領域と、前記第2のバイポーラ・トラ
    ンジスタのエミッタ領域と、前記接合型電界効果トラン
    ジスタの上部ゲート領域とを形成する共通の不純物導入
    工程により、前記第2のバイポーラ・トランジスタのコ
    レクタ取出し領域も同時に形成する請求項1または請求
    項2に記載の半導体装置の製造方法。
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