JP4003438B2 - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成するものであって、前記CMOSFETのウェル領域及びソース・ドレイン形成工程を利用して前記バイポーラトランジスタを形成するようにした半導体装置の製造方法及び同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成する構成の半導体装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
同一基板上にバイポーラトランジスタとCMOSFETとを形成するいわゆるBiCMOS−ICと呼ばれる半導体装置の製造工程において、その製造工程数を削減するために、例えば、CMOSFETのウェルを形成するための拡散層を用いてバイポーラトランジスタのベース領域を形成し、ソースやドレインを形成するための拡散領域を用いてエミッタを形成するようにした技術がある。図27はその一例を示す半導体装置1の模式的な断面図である。これは、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いてそのシリコン基板2上に絶縁膜3を介してCMOSFET4およびバイポーラトランジスタ5を形成したものである。
【0003】
SOI基板のSOI層は、絶縁膜3上に高濃度n型シリコン層6および低濃度n型シリコン層7を積層形成したものであり、素子間はトレンチ8により分離され、さらに表面層ではLOCOS9により分離されている。CMOSFET4は、pチャンネル型およびnチャンネル型MOSFET4a,4bからなり、それぞれにn型ウェル10,p型ウェル11が形成され、その領域内にソース・ドレイン領域12,13がそれぞれ形成されている。ゲート酸化膜14を介してゲート電極15が形成され、絶縁膜16にコンタクトホールを形成してアルミニウム電極17が形成されている。
【0004】
npn型トランジスタ5は、低濃度n型シリコン層7をコレクタ領域として、これにp型ベース領域18、n型エミッタ領域19が形成されると共にベースコンタクト領域20が形成され、コレクタ領域となるシリコン層7にコレクタコンタクト領域21が形成された構成である。
【0005】
上記構成は、次のような製造工程を経ることで、形成される。図28は各製造工程における模式的断面を示している。SOI基板21は、n型単結晶シリコン層6,7が絶縁層3を介して基板部21上に形成されたものである(同図(a)参照)。このSOI基板21の素子形成領域の外周部に、トレンチ8を形成し、CMOSFETプロセスによりウェル10,11を形成すると共に、同時にベース領域18を形成する(同図(b),(c)参照)。続いて、LOCOS9を形成し、ゲート酸化膜14を形成した後にゲート電極15を形成する(同図(d),(e)参照)。
【0006】
ゲート電極15をマスクとしてMOSFET4a,4bの各ソース,ドレイン領域12,13を形成し、同時にエミッタ領域19,ベースコンタクト領域20およびコレクタコンタクト領域21を形成する(同図(g),(f)参照)。この後、絶縁膜16を形成して各部にアルミニウム電極17を形成することでBiCMOSFETの半導体装置1が形成される。
【0007】
上記構成の場合に、npn型トランジスタ5の特性は、その製造工程においてCMOSFETプロセスを兼用して行うことから、次のような不具合が発生している。すなわち、トランジスタ5のベース領域18は、p型ウェル11の形成と同じ工程で形成するので、その表面濃度は比較的低くなることから、トランジスタ5を駆動させる場合にバイアス条件によってはシリコンと絶縁膜(SiO2)との界面(図27中、絶縁膜16と接する部分で、「×」印で示している)において僅かな電荷の変動が発生すると動作特性が変動することがある。これにより、トランジスタ5は、安定した特性として得ることができなくなる場合があり、回路構成によっては、動作不良が発生しかねない状況であった。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、CMOSFETのプロセスを兼用してバイポーラトランジスタを形成する場合に、ベース領域の表面の濃度に起因した特性変動を極力抑制して安定した動作状態を得ることができるようにした半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、CMOSFETの製造工程を利用してバイポーラトランジスタのベース領域の表面に同じ導電型の不純物を導入して高濃度領域を形成するので、CMOSFETのウェル領域の一方の形成工程を利用して形成したベース領域の表面の不純物濃度が低いことに起因した不具合を高濃度領域を形成することで抑制することができるようになり、安定した特性のバイポーラトランジスタを得ることができるようになる。
そして、高濃度領域の形成工程では、エミッタ領域の周囲を囲むように高濃度領域を配置形成するので、ベース表面濃度の低い領域を必要最小限にすることができ、これによって酸化膜中の正の固定電荷の変動による特性の変動を受けにくいバイポーラトランジスタの構造を得ることができるようになる。
また、バイポーラトランジスタのベース領域とその表面に形成された絶縁膜との間に介在される電荷を低減すべく前記基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を実施する。これによって、ベースコンタクトとエミッタ間に位置する領域で半導体と絶縁膜との界面において存在するシリコンなどの半導体原子のダングリングボンドと結合している水素原子が除去されるようになり、バイポーラトランジスタの特性が変動するのを極力低減させることができるようになる。
【0010】
請求項2の発明によれば、請求項1の発明において、CMOSFETの一方のMOSFETのウェル領域の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成し、CMOSFETの一方のMOSFETのソース・ドレイン領域の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタのエミッタ領域を形成し、CMOSFETの他方のMOSFETのソース・ドレイン領域の形成工程で同時にベース領域の表面に高濃度領域を形成するので、CMOSFETの製造工程を利用してバイポーラトランジスタを形成することができ、この場合でも、ベース領域の表面濃度が低いことに起因する特性の変動を高濃度領域の形成により抑制して安定した特性のバイポーラトランジスタを得ることができる。
【0011】
請求項3の発明によれば、請求項2の発明において、CMOSFETのゲート電極の形成工程で同時にバイポーラトランジスタのエミッタ領域及び高濃度領域との間の表面に位置するようにアライメントマスクパターンを形成し、エミッタ領域及び高濃度領域の形成工程では、アライメントマスクパターンを不純物導入時のマスク材として用いるようにしたので、ベース領域内に形成する高濃度領域をアライメントマスクパターンを利用してエミッタ領域の近傍まで精度良く形成することができ、CMOSFETの製造工程を利用して安定した特性のバイポーラトランジスタを得ることができるようになる。
【0012】
請求項4の発明によれば、請求項1の発明において、CMOSFETの一方のMOSFETのウェル領域の形成工程で同時にバイポーラトランジスタのベース領域を形成し、ベース領域内にバイポーラトランジスタのエミッタ領域を形成し、バイポーラトランジスタの表面に絶縁膜を形成し、CMOSFETのゲート電極の形成工程で同時に前記エミッタ領域に電気的に接続するエミッタ補助領域をそのエミッタ領域から所定寸法だけ延出した状態に形成し、CMOSFETの他方のMOSFETのソース・ドレイン領域の形成工程で同時にエミッタ補助領域を不純物導入時のマスクパターンとして用いて高濃度領域を形成するので、上述同様にして、ベース領域内に形成する高濃度領域をアライメントマスクパターンを利用してエミッタ領域の近傍まで精度良く形成することができるようになる。
【0013】
請求項5の発明によれば、上記各発明において、バイポーラトランジスタのエミッタ領域および高濃度領域の形成工程では、それらエミッタ領域及び高濃度領域の間隔寸法が2μm以下となるように配置形成するので、直流電流増幅率が低下しない範囲内で安定した特性のバイポーラトランジスタを得ることができるようになる。なお、この間隔寸法2μmの値については、発明者らが実験を行なうことにより得られた結果から設定したものである。
【0014】
請求項6の発明によれば、請求項5の発明において、バイポーラトランジスタのエミッタ領域と高濃度領域との間の間隔寸法が1μm以上つまり、両者の間隔寸法が1μmから2μmの範囲となるように配置形成するので、エミッタ・ベース間の逆方向耐圧が低下しない範囲内で上述した効果を得ることができるので、より安定した特性のバイポーラトランジスタを得ることができるようになる。なお、この下限の間隔寸法1μmの値についても、発明者らが実験を行なうことにより得られた結果から設定したものである。
【0015】
請求項7の発明によれば、請求項1の発明において、基板上にDMOSFETが形成される構成の半導体装置を製造する場合においては、CMOSFETの一方のMOSFETのウェル領域の形成工程で同時にバイポーラトランジスタのベース領域を形成し、DMOSFETのチャネル領域の形成工程において、バイポーラトランジスタの高濃度領域を同時に形成し、CMOSFETの一方のMOSFETのソース・ドレイン領域の形成工程で同時にバイポーラトランジスタのエミッタ領域を形成するので、上述した効果を得るための高濃度のベース領域の形成を別途に設けることなくなし得るので、製造工程の増加を抑制して製造コストを高くすることなく上述した構造を得ることができるようになる。
【0016】
請求項8の発明によれば、上記各発明において、高濃度領域の形成工程では、エミッタ領域の周囲を囲むように高濃度領域を配置形成するので、ベース表面濃度の低い領域を必要最小限にすることができ、これによって酸化膜中の正の固定電荷の変動による特性の変動を受けにくいバイポーラトランジスタの構造を得ることができるようになる。
【0017】
請求項9の発明によれば、同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成するものであって、CMOSFETのウェル領域及びソース・ドレイン形成工程を利用してバイポーラトランジスタを形成するようにした半導体装置の製造方法において、CMOSFETの一方のウェル領域の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成し、バイポーラトランジスタのベース領域とその表面に形成された絶縁膜との間に介在される電荷を低減すべく基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を実施する。
【0018】
これによって、ベースコンタクトとエミッタ間に位置する領域で半導体と絶縁膜との界面において存在するシリコンなどの半導体原子のダングリングボンドと結合している水素原子が除去されるようになり、バイポーラトランジスタの特性が変動するのを極力低減させることができるようになる。
【0019】
請求項9の発明によれば、請求項1ないし6及び8のいずれかの発明において、基板上にEPROMが形成される構成の半導体装置を製造する場合においては、紫外線を透過可能な保護膜を基板の表面に形成する工程を実施し、この後、紫外線照射工程を実施するので、上述したダングリングボンドに結合している水素原子の除去をデータの消去処理を行なうための紫外線照射の度に行なうことができ、しかも、紫外線照射を行なうための構成として、紫外線が透過しやすい絶縁膜を用いる構成であるから、有効に利用することができるようになる。
【0020】
請求項11の発明は、同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成するものであって、CMOSFETのウェル領域及びソース・ドレイン形成工程を利用してバイポーラトランジスタを形成するようにした半導体装置の製造方法において、CMOSFETの一方のウェル領域の形成工程で同時にバイポーラトランジスタのベース領域を形成し、バイポーラトランジスタのベース領域の表面に絶縁膜を形成した後に、そのベース領域の少なくともウェル領域と同じ濃度の低濃度領域の上面を覆うように水素透過防止膜を形成し、バイポーラトランジスタのベース領域とその表面に形成された絶縁膜との間に介在される電荷を低減すべく基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を実施する。
【0021】
これにより、上部に形成する絶縁膜中に大量に含まれる水素原子が半導体と絶縁膜との界面に到達するのを防止することができ、これによってバイポーラトランジスタの特性の変動が発生するのを極力防止して安定した動作を行なわせることができるようになる。
また、ベースコンタクトとエミッタ間に位置する領域で半導体と絶縁膜との界面において存在するシリコンなどの半導体原子のダングリングボンドと結合している水素原子が除去されるようになり、バイポーラトランジスタの特性が変動するのを極力低減させることができるようになる。
【0022】
請求項13の発明によれば、請求項12の発明において、水素透過防止膜の形成を、CMOSFETのゲート電極の形成工程で多結晶シリコンを用いて形成するので、水素透過防止膜を別工程で形成する必要がなく、安価に設けることができるようになる。
【0023】
また、請求項13ないし17の発明によっても、CMOSFETのゲート電極の形成工程で同時にエミッタ領域に電気的に接続するエミッタ補助領域をそのエミッタ領域から所定寸法だけ延出することにより水素透過防止膜として機能するように形成したり、バイポーラトランジスタに形成する電極金属の形成工程で、ベース電極やエミッタ電極の一部をベース領域の少なくとも低濃度領域の上面を覆うように設けることで水素透過防止膜として機能するように形成したり、あるいは窒化シリコン膜により水素透過防止膜として機能するように形成したりすることで、上述と同様の効果を得ることができるようになる。
【0024】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明をBiCMOSに適用した場合の第1の実施形態について図1ないし図7を参照しながら説明する。
図1に半導体装置としてのBiCMOS31の模式的断面を示している。これは、SOI基板を利用してシリコン基板32上に絶縁膜33を介してCMOSFET34およびバイポーラトランジスタ35を形成したものである。
【0025】
SOI基板のSOI層は、絶縁膜33上に高濃度n型シリコン層36および低濃度n型シリコン層37(不純物濃度は、例えば1×1015cm-3程度)を積層形成したものである。CMOSFET34およびバイポーラトランジスタ35のそれぞれは外周部がトレンチ38により絶縁分離されている。また素子表面領域はLOCOS(Local Oxidation of Silicon)39により分離されている。CMOSFET34は、nチャンネル型およびpチャンネル型のMOSFET34a,34bからなり、低濃度n型層37には、p型ウェル40(不純物濃度は、例えば4×1016cm-3程度)およびn型ウェル41が形成されている。p型ウェル40内にはn型のソース・ドレイン領域42が形成され、n型ウェル41内にはp型のソース・ドレイン領域43が形成されている。
【0026】
各ソース・ドレイン領域42,43のチャンネル領域上にはゲート絶縁膜44を介してポリシリコンからなるゲート電極45が形成されている。ゲート電極45を含んだ表面領域は絶縁膜46で覆われた状態に形成されており、ソース・ドレインのコンタクト42,43に対してコンタクトホールを介して電気的に導通するようにアルミニウム電極47が形成されている。
【0027】
一方、バイポーラトランジスタ35の領域においては、p型のベース領域48(不純物濃度は、例えば4×1016cm-3程度)が形成されると共に、高濃度n型エミッタ領域49(不純物濃度は、例えば1×1020cm-3程度)が形成されている。また、高濃度領域としての高濃度p型ベース領域50(不純物濃度は、例えば1×1020cm-3程度)は、エミッタ領域49の端部から僅かに離れた位置からLOCOS39の形成位置までの範囲に形成されている。
【0028】
低濃度n型領層37の表面部分(コレクタ)には、高濃度n型のコレクタコンタクト領域51が形成されている。表面には、上述同様に絶縁膜46が覆われるように形成されており、エミッタ、ベース、コレクタのそれぞれには絶縁膜46のコンタクトホールを介して導通するようにアルミニウム電極47が形成されている。
【0029】
さて、上述の構成において、バイポーラトランジスタ35のベース領域48は、CMOSFET34のp型ウェル41を形成する工程で同時に形成されている。また、エミッタ領域49およびコレクタコンタクト領域51は、n型のソース・ドレイン領域42と同じ工程で形成され、高濃度p型ベース領域50はp型のソース・ドレイン領域43と同じ工程で形成される。
【0030】
上記構成において、p型ウェル40の表面の不純物濃度は、バイポーラトランジスタとして必要となるベースの表面濃度に比べて低い状態(不純物濃度は、例えば4×1016cm-3程度)に形成されるから、ベース領域48がこの工程で形成されることは特性上で好ましくないが、この構成においては、ベース領域48のほとんどの表面領域は、エミッタ領域49および高濃度p型ベース領域50の双方によって覆われた状態となっており、ベース領域48が露出しているのは、両者の間隔寸法である1〜2μmの範囲となっている。
【0031】
これによって、ベース領域48の表面が低濃度となることに起因した、トランジスタ動作特性の不安定となる要因が低減され、安定した特性を得ることができるようになる。これは、次のような理由による。
【0032】
ベース領域48をCMOSFET34のp型ウェル40の形成工程で同時に形成する場合に、例えば、CMOSFET34の設計の都合でベース領域48の表面濃度が1×1018cm-3以下の低濃度になることがある。そして、この場合に、従来の構成(図27参照)においては、バイポーラトランジスタ35をあるバイアス条件で駆動させることまたは半導体の製造工程によりベースコンタクトとエミッタ間のSi−SiO2界面の正の固定電荷が増加することによりベース領域48の表面にn型反転層が形成され、トランジスタ特性が所望の特性から変動するという不具合があった。
【0033】
本発明者らは、上記不具合を検証するために、次のようなシミュレーションを行なった。すなわち、ベース領域の表面濃度が2×1016cm-3のnpn型トランジスタにおいて界面の正の固定電荷が無い場合と有る場合についてガンメル特性をシミュレーションで求めた結果を図2に示している。この結果からわかるように、正の固定電荷が存在することに起因してコレクタ電流が上昇している。
【0034】
直流電流利得hFEは、ベース電流Ibとコレクタ電流Icとから、hFE=Ic/Ibと表される。一般的にはベース電流Ibはエミッタ−ベース空乏領域において欠陥(結晶欠陥やダングリングボンドなど)の密度が増加し再結合中心が増え、再結合電流が増えると上昇する。一方、コレクタ電流Icが変動する原因としてトランジスタ構造そのもの(ベースやエミッタの濃度、深さ寸法、サイズなど)が変わることが挙げられる。シミュレーションの結果で、正の固定電荷の影響でベース電流Ibは変化せず、コレクタ電流Icが上昇していることから、ベース表面濃度が低いと、正の固定電荷の影響でトランジスタ構造そのものが変動しているということがガンメル特性によって知ることができる。
【0035】
また、図3には、正の固定電荷の有無によるnpn型トランジスタの直流電流増幅率(hFE)特性をベース領域の表面濃度に対してシミュレーションした結果を示している。これは、ベース領域の表面濃度を高くすることにより、上記した従来の不具合を解決できることを示唆している。本発明は、このようなシミュレーション結果に着目し、ベース領域48の表面濃度を高めるべく、高濃度p型ベース領域50を設けているのである。
【0036】
さて、ここで、高濃度p型ベース領域50の形成位置について詳述する。すなわち、上記した本実施形態の構成においては、エミッタ領域49との間の間隔寸法dを1〜2μmとなるように設定している。これにより、ベース領域48の表面のほぼ全域に渡って表面濃度を高めた状態とすることができる。図4は、エミッタ領域49との間の間隔寸法を横軸にとり、npnトランジスタとしての直流電流増幅率(hFE)特性をシミュレーションした結果を示している。この結果からわかるように、両者の間の距離を2μm以下とすることで、電荷の有無によらずhFEが安定している。
【0037】
また、この図5からわかるように、両者の間の距離dを1μm以下にすると、こんどはhFEの値が急激に低下してくることがわかる。図4は同様の条件で測定した実測データである。さらに、図6に示すように、両者の間の距離dによってエミッタ・ベース間の逆方向耐圧Vz(V)が変化するが、これも1μmを境としてそれよりも短くなると急激に低下してくることがわかる。したがって、距離の下限は1μmということが判明した。以上の結果から、両者の間の距離dの最適な範囲は、1〜2μmということになる。
【0038】
図7は、バイポーラトランジスタ35について、高濃度p型ベース領域50とエミッタ領域49との間の距離dをパラメータとして変化させたものを作成し、それらについて時間経過にともなう出力電圧の変動量(V)を測定した結果を示している。この結果からわかるように、間隔寸法dの値が2μm以下になると特性変動がほとんどなくなり、安定した出力電圧となっている。
【0039】
このような本実施形態によれば、BiCMOS31のバイポーラトランジスタ35について、ベース領域48の表面に高濃度p型ベース領域50を形成して、ベース領域48の表面濃度が低いことに起因した特性の変動を抑制することができ、しかも、この高濃度p型ベース領域50を形成する工程は、CMOSFET34の製造工程を利用することができるので、低コストで実現することができる。
【0040】
また、上述の場合に、高濃度p型ベース領域50とエミッタ領域49との間の間隔寸法dを1〜2μmの間の寸法に設定したので、直流電流増幅率hFEや耐圧Vzなどの本来の特性を保持しつつ、特性の変動を極力抑制した構成を得ることができるようになる。
【0041】
(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、BiCMOS52において、バイポーラトランジスタ53に形成する高濃度p型ベース領域54をエミッタ領域49を包囲するように形成しているところである。
【0042】
同図(a)は第1の実施形態と同じ切断面で見た模式的断面図であり、バイポーラトランジスタ53の部分に違いがある。同図(b)にアルミニウム電極47を設ける前の状態の平面図でも示しているように、エミッタ領域49に対して、高濃度p型ベース領域54により包囲するように形成した構成となっている。また、同図(c),(d)では、上記した高濃度p型ベース領域54を、アルミニウム電極47を設けるベースコンタクト領域54aと、エミッタ領域49を包囲する高濃度p型ベース領域54bとから構成している。
【0043】
上記構成によれば、第1の実施形態に比べてさらにベース領域48の表面の露出する部分の面積を少くすることができ、表面が反転することに起因した特性変動をより低減して安定した特性のバイポーラトランジスタ53を得ることができるようになる。
【0044】
(第3の実施形態)
図9ないし図12は、本発明の第3の実施形態を示すもので、第2の実施形態の構成を得るための製造方法を特徴としたものである。本実施形態におけるBiCMOS55において、構造的に第2の実施形態のものと異なるところは、高濃度p型ベース領域54とエミッタ領域49との間の間隔寸法dを精度良く形成するために、セルフアライメント用のマスクパターン56を設けているところである。なお、この実施形態においては、セルフアライメント技術を利用するにあたって、新たな工程を追加することなく実施できる点に特徴を有している。
【0045】
図12(p)には、本実施形態の方法を用いて形成したBiCMOS55の模式的断面を示している。第2の実施形態で示した構成(図8参照)に加えて、高濃度p型ベース領域54とエミッタ領域49との間の上面部にポリシリコン膜により形成されたセルフアライメント用のマスクパターン56を設けている。なお、図示の状態は、アルミニウム電極47の形成後に、素子表面を保護するための保護膜57を形成した状態で示している。
【0046】
次に、上記構成の製造工程を順を追って説明する。まず、図9(a)に示すSOI基板58を準備する。前述のように、下地基板となるシリコン基板32は、例えば数百μmの厚さを有するもので、この上に絶縁膜33としてのシリコン酸化膜を介して高濃度n型シリコン層36および低濃度n型シリコン層37が積層形成されている。このSOI基板58に、素子間分離用のトレンチ38を形成する(同図(b)参照)。トレンチ38は、溝を形成すると共に、溝内部に絶縁膜を形成した後ポリシリコンなどで内部を充填して平坦化したものである。
【0047】
次に、n型ウェル41の形成領域に対応してn型不純物をイオン注入により導入してイオン注入領域59を形成し(同図(c)参照)、同様にしてp型ウェル40の形成領域に対応してp型不純物を導入してイオン注入領域60を形成する(同図(d)参照)。p型ウェル40の形成工程では、同時にバイポーラトランジスタ53のp型のベース領域48の形成領域に対応してイオン注入領域61を形成する。
【0048】
続いて、ドライブイン拡散を実施してイオン注入領域59〜61の不純物を拡散させてp型ウェル40、n型ウェル41およびp型ベース領域48を形成する(図10(e)参照)。この後、基板表面の所定位置にLOCOS39を形成して(同図(f)参照)、表面の素子間分離を行なう。次に、基板表面にゲート酸化膜44を形成し、続いてポリシリコン膜によりゲート電極45を形成する(同図(g)参照)。
【0049】
このとき、ポリシリコン膜をバイポーラトランジスタ53の表面にもセルフアライメント用のマスクパターン56として形成する。この場合、マスクパターン56は、バイポーラトランジスタ53のエミッタ領域49と高濃度p型ベース領域50との間の間隔寸法dを設定できる程度の幅寸法で形成されている。
【0050】
次に、n型ウェル41の領域内にp型のソース・ドレイン領域43を形成すると共に、高濃度p型ベース領域54を形成するために、フォトレジスト62によりパターニングを行なう(同図(h)参照)。このとき、マスクパターン56の部分では、フォトレジスト62を少し後退させた位置に形成されるようにパターニングを行なう。これにより、フォトレジスト62のアライメントの精度よりも高い精度で高濃度p型ベース領域54の端部の位置決めを行なうことができる。
【0051】
この後、フォトレジスト62の開口部分にp型の不純物をイオン注入により導入してp型ソース・ドレイン領域43を形成すると共に高濃度p型ベース領域54を形成する(図11(i)参照)。フォトレジスト62を剥離し(同図(j)参照)、続いて、n型ソース・ドレイン領域42、高濃度n型エミッタ領域49、コレクタコンタクト領域51を形成すべく、フォトレジスト63をパターニングする(同図(k)参照)。この場合においても、マスクパターン56の部分では、フォトレジスト63を少し後退させた位置に形成されるようにパターニングを行なう。続いて、n型の不純物をイオン注入により導入してn型ソース・ドレイン領域42、高濃度n型エミッタ領域49、コレクタコンタクト領域51を形成する(同図(l)参照)。
【0052】
次に、フォトレジスト63を剥離し(図12(m)参照)、BPSG膜により絶縁膜46を形成し(同図(n)参照)、フォトリソグラフィ処理によりコンタクトホールを形成すると共にアルミニウム電極47を形成する(同図(o)参照)。最後に、保護膜57を形成して電極パッド部分に開口部を形成してウエハ工程が終了する(同図(p)参照)。
【0053】
上述のようにしてセルフアライメント用のマスクパターン56を設けて、セルフアライメントにより高精度でエミッタ領域49と高濃度p型ベース領域54との間の間隔寸法dを設定することができるので、工程能力の向上を図ることができ、さらに、このような工程を実施するのに、CMOSFET34のゲート電極45を形成するためのポリシリコン膜を利用することで、別途の工程を設ける必要がないので、低コストで実現することができるようになる。
【0054】
(第4の実施形態)
図13は、本発明の第4の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、BiCMOS64におけるバイポーラトランジスタ65の製造工程に関連した構造であり、具体的にはセルフアライメント用のマスクパターンとしてのエミッタ補助領域66を設ける構成の部分である。
【0055】
この構成では、エミッタ領域49をp型ソース・ドレイン領域42を形成する前に形成すると共に、ゲート絶縁膜44を形成した後に、そのエミッタ領域49に電気的に接続するエミッタ補助領域66を形成する。このエミッタ補助領域66は、ゲート電極45の形成と同時にポリシリコン膜により形成するもので、ゲート絶縁膜44のエミッタ領域49に対応する部分にコンタクトホールを形成して電気的に接続し、その端部はエミッタ領域49よりも所定寸法d1だけ張り出した位置まで形成されている。
【0056】
この後、高濃度p型ベース領域50を形成する際には、エミッタ補助領域66をセルフアライメント用のマスクパターンとして機能させることにより不純物を導入すると、高濃度p型ベース領域50とエミッタ領域49との間の間隔寸法dは、d1よりも少し小さい寸法(d<d1)になる。したがって、あらかじめ狭くなる分を考慮してエミッタ補助領域66の張り出し寸法d1を設定しておくことにより、所望の間隔寸法dを精度良く得ることができるようになる。
【0057】
(第5の実施形態)
図14は、本発明の第5の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、BiCMOS67の構成として、バイポーラトランジスタ68に加えてDMOSFET69を一体に設ける構成としているもので、そのDMOSFET(Double Difused MOS FET)69を形成する工程を利用してバイポーラトランジスタ68の高濃度p型ベース領域70を形成しているところである。
【0058】
DMOSFET69は、ドレイン領域71がCMOSFET34のn型ウェル41と同時に形成され、この後、DMOSFET製造工程として、チャンネル形成用のp型領域72が形成されている。このp型領域72は、p型ウェル40よりも高い不純物濃度である。続いて、ゲート酸化膜およびゲート電極73が形成され、この後、p型チャネルコンタクト領域74、n型ソース領域75およびドレインコンタクト領域76が形成されたものである。
【0059】
なお、p型チャネルコンタクト領域74とn型ソース領域75との間にまたがるように形成されたアルミニウム電極47がソース電極であり、ドレインコンタクト領域76上に形成されたアルミニウム電極47がドレイン電極である。ゲート電極73は、図示しない部分から外部にゲート電極金属により電気的に接続された構成となっている。
【0060】
上述のDMOSFET69の形成工程で、チャンネル形成用のp型領域72を形成する関係から、この工程で、バイポーラトランジスタ68のベース領域48内に高濃度p型ベース領域70を形成することができる。これによって、別途に工程を設けることなく、バイポーラトランジスタ68に高濃度p型ベース領域70を形成して、絶縁膜46との界面部分を安定した状態として変動の少ない良好な特性とすることができるようになる。
【0061】
(第6の実施形態)
図15ないし図17は、本発明の第6の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、素子形成工程終了後に実施する水素元素除去処理工程を実施することである。
【0062】
高濃度p型ベース領域50とエミッタ領域49の間の領域において、表面に形成されている絶縁膜46との界面部分、すなわちシリコンSiと二酸化シリコンSiO2界面の正の固定電荷(図中「×」印部分)が変動する要因として、界面のシリコンのダングリングボンドと結合した水素原子がバイポーラトランジスタ68をあるバイアス条件で駆動させることあるいは半導体の製造工程により変動することが挙げられる。
【0063】
界面の水素原子は、保護膜57をプラズマCVD法によるシリコン窒化膜(SiN膜)を用いた場合など、膜中に多量の水素を含む膜を絶縁膜として使用していると、これが熱処理等を経ることでSi−SiO2界面付近まで拡散したものであることが知られている。この点に着目して、安定したバイポーラトランジスタ68の特性を得るために、第1の実施形態の構成に加えて、水素原子の悪影響を低減させる処理を追加することでその特性の向上を図るものである。
【0064】
この実施形態においては、図示のように、水素を含んだ膜つまり保護膜57を形成して熱処理を行なった後に、紫外線(UV)照射工程を実施することで界面部分の水素原子にエネルギーを与えて除去する。この場合、素子形成領域上に形成する保護膜57としては、紫外線がSi−SiO2界面まで十分に到達してエネルギーを与えることができる紫外線透過性を有するものとする必要がある。
【0065】
このように、保護膜57の形成および熱処理後に、紫外線を照射してSi−SiO2界面部分の水素原子を除去することで、より安定した特性のバイポーラトランジスタ68を得ることができるようになる。図16および図17はその効果を示すもので、コレクタ電流Icに対する直流電流増幅率hFEの特性をプロットしている。紫外線照射を行なわないサンプル(サンプル数は10個)では、通電前と300時間の通電後とで図16に示すように特性の変動が現れている。一方、図17に示すように、紫外線を照射したサンプル(サンプル数は3個)すなわち本実施形態のものでは、通電前と300時間の通電後とでほとんど特性の変動が見られないという結果が得られている。
【0066】
なお、この実施形態では、第1の実施形態において用いた構成に適用した場合で説明したが、紫外線照射による効果は、従来タイプの構造(図27に示した構造)である、高濃度p型ベース領域とエミッタ領域との間隔が広い場合のものでも得ることができる。
【0067】
(第7の実施形態)
図18は、本発明の第7の実施形態を示すもので、第6の実施形態と異なるところは、BiCMOS77として、EPROM78を一体に形成したものに適用したところである。EPROM78は、紫外線を照射して記憶内容を消去するように構成されているもので、この関係から、上記した実施形態と同様に保護膜57として紫外線透過率の高い膜質を有するものが選定されている。
【0068】
このEPROM77において、低濃度n型シリコン層37にn型ウェル41と同様にしてn型ウェル79が形成されており、そのn型ウェル79内にp型ソース・ドレイン領域80が形成されている。ゲート絶縁膜44を介してフローティングゲート81が形成されると共に、絶縁膜を介してさらにその上にコモンゲート82が形成されており、一般的なEPROMの構造を採用している。
【0069】
上記したように、BiCMOS77として、EPROM78を一体に有する構成として、その記憶内容の消去処理を行なう際には紫外線を一定時間照射するので、その都度バイポーラトランジスタ35のベース領域48と絶縁膜46との界面の水素原子が除去されるようになり、より安定した動作特性を得る構成として動作するようになる。
【0070】
(第8の実施形態)
図19は、本発明の第8の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、エミッタ領域49との間隔寸法dを1〜2μmの範囲となるように高濃度p型ベース領域50を設ける構成に代えて、バイポーラトランジスタ84に、水素透過防止膜としてのポリシリコン膜85を形成したところである。
【0071】
すなわち、第6の実施形態においては、保護膜57中に存在する水素原子がSi−SiO2界面であるベース領域48と絶縁膜46との界面部分に達することでダングリングボンドに水素原子が結合してトランジスタ動作の変動を来すのを防止するために紫外線照射工程を実施することで解決しているが、この実施形態においては、保護膜57(図示せず)中の水素原子がベース領域48と絶縁膜46との界面部分に達するのを阻止するようにポリシリコン膜85を形成することでトランジスタの特性変動の防止を図るようにしたのである。
【0072】
バイポーラトランジスタ84は、ベース領域48に従来と同等の構成のエミッタ領域49およびベースコンタクト領域50aが形成された構成である。ただし、ベース領域48が表面に露出する部分では、絶縁膜44を介した表面部分に、水素透過防止膜としてのポリシリコン膜85がエミッタ領域49を取り囲むように形成されている。このポリシリコン膜85は、CMOSFET34の形成工程であるゲート電極45の形成工程で同時に形成される。
【0073】
このような本実施形態によれば、水素原子がベース領域48の表面付近に進行してトランジスタ動作を不安定にするのを防止することができ、良好な特性のバイポーラトランジスタ84を形成することができる。
【0074】
(第9の実施形態)
図20は、本発明の第9の実施形態を示すもので、第8の実施形態と異なるところは、バイポーラトランジスタ86として、水素透過防止膜の機能を果たすポリシリコン膜によるエミッタ電極87を設ける構成としたところである。すなわち、水素透過防止膜として上記した第8の実施形態では、ポリシリコン膜85をフローティング状態に形成したのに対して、この実施形態においては、エミッタ領域49に電気的に接続されるエミッタ電極87として設けているところが構成上の特徴である。
【0075】
このエミッタ電極87は、CMOSFET34(図示せず)の形成工程で、ゲート絶縁膜44の形成後にエミッタコンタクトホールを形成し、続くゲート電極形成工程でポリシリコン膜を形成するときに同時に行なうことで形成される。エミッタ電極87の端部は、ベースコンタクト領域50aの端部近傍まで延出するようにパターニングされる。これによって、ベース領域48が表面に露出する部分はほぼエミッタ電極87により覆われるようになり、絶縁膜46あるいは保護膜57(図示せず)から水素原子が侵入するのを阻止することができるようになり、安定した動作特性を得ることができるようになる。
【0076】
(第10の実施形態)
図21は、本発明の第10の実施形態を示すもので、第8の実施形態と異なるところは、バイポーラトランジスタ88として、水素透過防止膜の機能を果たすようにベース電極に相当するアルミニウム電極47aを設ける構成としたところである。すなわち、ベース電極となるアルミニウム電極47aを同図(a),(b)に示すようにベース領域48の露出する表面を覆うように張り出して形成することで、この上部に形成される保護膜57(図示せず)から侵入する水素原子を阻止する構成としている。そして、この実施形態においても、新たな工程を追加することなく第8の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0077】
(第11の実施形態)
図22は、本発明の第11の実施形態を示すもので、第10の実施形態と異なるところは、バイポーラトランジスタ89に、水素透過防止膜としてエミッタ電極に相当するアルミニウム電極47bを設ける構成としたところである。同図(a),(b)に示すように、アルミニウム電極47bによりベース領域48の露出する表面を覆うように張り出して形成することで、上述同様の作用効果を得ることができるものである。
【0078】
(第12の実施形態)
図23は、本発明の第12の実施形態を示すもので、第8の実施形態と異なるところは、バイポーラトランジスタ90の水素透過防止膜として窒化シリコン膜91を設ける構成としたところである。窒化シリコン膜91は、ゲート酸化膜44の形成後に、バイポーラトランジスタ90の全面に形成するもので、この上に、絶縁膜46や保護膜57を形成する構成である。これにより、上述同様の作用効果を得ることができる。
【0079】
(第13の実施形態)
図24ないし図26は、上記構成のBiCMOSを使用すると好適する3つの応用回路例を示すもので、これらは、いずれもバイポーラトランジスタとしてのnpnトランジスタをペアで使用すると共に、それらのバイアス条件が異なるにもかかわらず性能が均一であることが要求される回路の例である。
【0080】
したがって、回路の性質上、動作させたときにペアのnpnトランジスタ間でバイアス条件の違いに起因してトランジスタ特性の変動量が異なりペアとしての性能の均一性が崩れ易い条件が想定されるものである。このような回路においては、特に、上記第1ないし第12に示したような構造を有するBiCMOSに形成したバイポーラトランジスタを用いることで、ペアで使用するnpnトランジスタの性能の均一性が崩れるのを防止することができ、良好なパフォーマンスを得ることができるようになり、顕著な効果を得ることができる。
【0081】
図24に示す第1の応用回路92は、入力電流Iinに応じた出力電流Ioutを得るためのもので、入力段のカレントミラー回路は特性の揃ったトランジスタTr1aおよびTr2aのペアにより構成される。コレクタ・ベース間が短絡された入力側のトランジスタTr1aのコレクタ・エミッタ間電圧Vce1はベース・エミッタの順方向電圧Vfに等しい(Vce1=Vf)。また、出力側のトランジスタTr2aのコレクタ・エミッタ間電圧Vce2は、電源電圧VccからトランジスタTr3のベース・エミッタ間電圧Vfを引いた電圧に等しい(Vce2=Vcc−Vf)。
【0082】
したがって、Vce1とVce2とは一般的に等しくないので、バイアス条件が異なることになる。このような条件で駆動されると、従来構成のトランジスタを使用した場合には、ペアで使用するトランジスタTr1aとTr2aとの間で動作特性の変動量が異なり、性能の均一性が崩れる傾向にある。このような回路92において、ペアのトランジスタTr1aおよびTr2aとして、上記した各実施形態で示したようなバイポーラトランジスタを用いることで良好な動作特性を維持させることができるようになる。
【0083】
図25に示す第2の応用回路93は、バンドギャップ回路を利用して基準電圧として例えば1.3Vの出力電圧を得るようにしたものである。この応用回路93では、バンドギャップ回路94の部分で、トランジスタTr1bとTr2bとが異なる電流が供給され、トランジスタTr1aのエミッタに介在される抵抗R3(抵抗値R3(Ω))の電圧降下分によって、トランジスタTr1bおよびTr2bの各ベース・エミッタ間電圧Vbe1およびVbe2との間には次の関係が成立する。
Vbe2−Vbe1=R3×i
(ただし、iは抵抗R3を流れる電流値である)
したがって、これらのトランジスタTr1b,Tr2bについてもペアで使用するトランジスタでありながら駆動条件が異なるので、上記各実施形態で示したバイポーラトランジスタを用いることで安定した良好な動作特性を維持させることができるようになる。
【0084】
図26に示す第3の応用回路95は、同じくバンドギャップ回路を利用して基準電圧Vrefを発生させるようにしたものである。この応用回路95では、バンドギャップ回路を構成するペアのトランジスタTr1cおよびTr2cの動作条件が次のように設定され、オペアンプOp1の各入力端子にはトランジスタTr2cのコレクタ電位およびベース電位が入力されるようになっている。
Vbe1=Vce1=Vce2+R3×i2
i1/i2=R2/R3
したがって、これらのトランジスタTr1c,Tr2cについても上述同様にして異なる条件下で駆動されることから、上記各実施形態で示したバイポーラトランジスタを用いることで安定した良好な動作特性を維持させることができるようになる。
【0085】
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形また拡張できる。
各実施形態のものを単独で適用することもできるし、組み合わせによる複合的な適用をすることもできる。例えば、高濃度p型ベース領域50を形成する第1ないし第5の実施形態に相当する第1グループと、紫外線照射工程を実施する第6および第7の実施形態に相当する第2グループと、水素透過防止膜を形成する第8ないし第12の実施形態に相当する第3グループとでは、それぞれ、第1ないし第3のグループ間で併用した実施形態を採用することができる。
【0086】
SOI基板を用いてトレンチにより分離する構成のものについて説明したが、接合分離の構成を採用したものに適用することもできる。
【0087】
第8の実施形態では、エミッタ領域49の周囲に水素透過防止膜としてのポリシリコン膜85を取り囲むように形成する構成としたが、エミッタ領域49をLOCOS39側に接するように形成してこれを三方から取り囲むようにポリシリコン膜を形成しても良い。
【0088】
第10および第11の実施形態では、ベース電極47aあるいはエミッタ電極47bとなるアルミニウム電極47の一方を張り出すように形成した場合について説明したが、ベース電極およびエミッタ電極の双方のアルミニウム電極47を張り出すように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す模式的な縦断側面図
【図2】ベース電圧に対するコレクタ電流およびベース電流のガンメル特性を示す図
【図3】ベース表面濃度に対する直流電流増幅率の特性図(電荷の有無に対応)
【図4】高濃度p型ベース領域とエミッタ領域との間隔寸法に対する直流電流増幅率の特性図
【図5】高濃度p型ベース領域とエミッタ領域との間隔寸法に対する直流電流増幅率の特性図(電荷の有無に対応)
【図6】高濃度p型ベース領域とエミッタ領域との間隔寸法に対する逆方向耐圧の特性図
【図7】高濃度p型ベース領域とエミッタ領域との間隔寸法をパラメータとした通電経過時間に対する出力電圧の変動量の推移を示す特性図
【図8】本発明の第2の実施形態を示す図1相当図(a),(c)と、バイポーラトランジスタの平面図(b),(d)
【図9】本発明の第3の実施形態を示す製造工程の各段階における模式的断面図(その1)
【図10】製造工程の各段階における模式的断面図(その2)
【図11】製造工程の各段階における模式的断面図(その3)
【図12】製造工程の各段階における模式的断面図(その4)
【図13】本発明の第4の実施形態を示すバイポーラトランジスタ部分の模式的断面図
【図14】本発明の第5の実施形態を示す図1相当図
【図15】本発明の第6の実施形態を示す図1相当図
【図16】紫外線非照射の場合のコレクタ電流に対する直流電流増幅率の特性図
【図17】紫外線照射の場合の図16相当図
【図18】本発明の第7の実施形態を示す図1相当図
【図19】本発明の第8の実施形態を示す図8相当図
【図20】本発明の第9の実施形態を示す図13相当図
【図21】本発明の第10の実施形態を示す図13相当図(a)と、平面図(b)
【図22】本発明の第11の実施形態を示す図21相当図
【図23】本発明の第12の実施形態を示す図13相当図
【図24】本発明の第13の実施形態を示す第1の応用回路の回路図
【図25】第2の応用回路の回路図
【図26】第3の応用回路の回路図
【図27】従来例を示す図1相当図
【図28】製造工程の各段階における模式的縦断側面図
【符号の説明】
31,52,55,64,67,77,83はBiCMOS(半導体装置)、34はCMOS、34aはpチャンネルMOSFET、34bはnチャンネルMOSFET、35,53,65,68,84,86,88,89,90はバイポーラトランジスタ、38はトレンチ、39はLOCOS、40はp型ウェル、41はn型ウェル、42はn型ソース・ドレイン領域、43はp型ソースドレイン領域、44はゲート絶縁膜、45はゲート電極、46は絶縁膜、47はアルミニウム電極、47aはベース電極(水素透過防止膜)、47bはエミッタ電極(水素透過防止膜)、48はベース領域、49はエミッタ領域、50,54,70は高濃度p型ベース領域(高濃度領域)、51はコレクタコンタクト領域、56はマスクパターン(アライメントマスクパターン)、57は保護膜、58はSOI基板、62,63はフォトレジスト、66はエミッタ補助領域(アライメントマスクパターン)、69はDMOSFET、72はチャンネル領域、73はゲート電極、78はEPROM、81はフローティングゲート電極、82はコモンゲート電極、85はポリシリコン膜(水素透過防止膜)、87はエミッタ電極、91は窒化シリコン膜(水素透過防止膜)、92は第1の応用回路、93は第2の応用回路、94はバンドギャップ回路、95は第3の応用回路である。
Claims (22)
- 同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成するものであって、前記CMOSFETのウェル領域及びソース・ドレイン形成工程を利用して前記バイポーラトランジスタを形成するようにした半導体装置の製造方法において、
前記CMOSFETの一方のウェル領域の形成工程で前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成し、
前記CMOSFETの他方のMOSFETのソース・ドレイン領域形成工程で前記バイポーラトランジスタのエミッタ領域の周囲を囲む前記ベース領域の表面に同じ導電型の不純物を導入して高濃度領域を形成し、
前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域とその表面に形成された絶縁膜との間に介在される電荷を低減すべく前記基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記CMOSFETの一方のMOSFETのソース・ドレイン領域の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタの前記エミッタ領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記CMOSFETのゲート電極の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタの前記エミッタ領域と前記高濃度領域との間の表面に位置するようにアライメントマスクパターンを形成し、
前記エミッタ領域及び前記高濃度領域の形成工程では、前記アライメントマスクパターンを不純物導入時のマスク材として用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ベース領域内に前記バイポーラトランジスタの前記エミッタ領域を形成し、
前記バイポーラトランジスタの表面に前記絶縁膜を形成し、
前記CMOSFETのゲート電極の形成工程で同時に前記エミッタ領域に電気的に接続するエミッタ補助領域をそのエミッタ領域から所定寸法だけ延出した状態に形成し、
前記CMOSFETの他方のMOSFETのソース・ドレイン領域の形成工程で同時に前記エミッタ補助領域を不純物導入時のマスクパターンとして用いて前記高濃度領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記バイポーラトランジスタの前記エミッタ領域及び前記高濃度領域の形成工程では、それらエミッタ領域及び高濃度領域の間隔寸法が2μm以下となるように配置形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5に記載の半導体装置の製造方法において、
前記バイポーラトランジスタの前記エミッタ領域と前記高濃度領域との間の間隔寸法が1μm以上となるように配置形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 同一基板上にCMOSFET、DMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成するものであって、前記CMOSFETのウェル領域及びソース・ドレイン形成工程を利用して前記バイポーラトランジスタを形成するようにした半導体装置の製造方法において、
前記CMOSFETの一方のウェル領域の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成し、
前記DMOSFETのチャネル領域の形成工程において前記バイポーラトランジスタのエミッタ領域を含む前記ベース領域の表面に同じ導電型の不純物を導入して高濃度領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成するものであって、前記CMOSFETのウェル領域及びソース・ドレイン形成工程を利用して前記バイポーラトランジスタを形成するようにした半導体装置の製造方法において、
前記CMOSFETの一方のウェル領域の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成し、
前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域とその表面に形成された絶縁膜との間に介在される電荷を低減すべく前記基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1ないし6及び8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記基板上にEPROM(Erasable Programmable ROM)が形成される構成の半導体装置を製造する場合においては、
紫外線を透過可能な保護膜を前記基板の表面に形成する工程を実施し、
この後、前記紫外線照射工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成するものであって、前記CMOSFETのウェル領域及びソース・ドレイン形成工程を利用して前記バイポーラトランジスタを形成するようにした半導体装置の製造方法において、
前記CMOSFETの一方のウェル領域の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成し、
前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域の表面に絶縁膜を形成した後に、そのベース領域の少なくとも前記ウェル領域と同じ濃度の低濃度領域の上面を覆うように水素透過防止膜を形成し、
前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域とその表面に形成された絶縁膜との間に介在される電荷を低減すべく前記基板の表面に紫外線を照射する紫外線照射工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタを一体に形成するものであって、前記CMOSFETのウェル領域及びソース・ドレイン形成工程を利用して前記バイポーラトランジスタを形成するようにした半導体装置の製造方法において、
前記CMOSFETの一方のウェル領域の形成工程で同時に前記バイポーラトランジスタのベース領域を形成し、
前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域の表面に絶縁膜を形成した後に、そのベース領域の少なくとも前記ウェル領域と同じ濃度の低濃度領域の上面を覆うように水素透過防止膜を形成し、
前記水素透過防止膜を、前記バイポーラトランジスタに形成する電極金属の形成工程で、その一部を前記ベース領域の少なくとも前記低濃度領域の上面を覆うように設けることで形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項10に記載の半導体装置の製造方法において、
前記水素透過防止膜の形成を、CMOSFETのゲート電極の形成工程で多結晶シリコンを用いて形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項12に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ベース領域内に前記バイポーラトランジスタのエミッタ領域を形成し、
前記バイポーラトランジスタの表面に前記絶縁膜を形成し、
前記CMOSFETのゲート電極の形成工程で同時に前記エミッタ領域に電気的に接続するエミッタ補助領域をそのエミッタ領域から所定寸法だけ延出することにより前記水素透過防止膜として機能するように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
前記水素透過防止膜を、前記バイポーラトランジスタのベース電極の一部を延出することで形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、
前記水素透過防止膜を、前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極の一部を延出することで形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項10に記載の半導体装置の製造方法において、
前記水素透過防止膜を窒化シリコン膜により形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1ないし16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記基板は、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 同一基板上にCMOSFET、DMOSFET及びバイポーラトランジスタが設けられた構成の半導体装置において、
前記バイポーラトランジスタのベース領域は、前記CMOSFETの一方のウェル領域と同じ導電型で同じ不純物濃度に設定され、
前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域の表面で、エミッタ領域を含むように、且つ前記ベース領域と同じ導電型でその不純物濃度よりも高く且つ前記DMOSFETのチャンネル領域と同じ不純物濃度に設定された高濃度領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 同一基板上にCMOSFET及びバイポーラトランジスタが設けられた構成の半導体装置において、
前記バイポーラトランジスタのベース領域は、前記CMOSFETの一方のウェル領域と同じ導電型で同じ不純物濃度に設定され、
前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域の少なくとも前記ウェル領域と同じ濃度の低濃度領域の上面に、絶縁膜を介した状態で形成する水素透過防止膜として、前記バイポーラトランジスタに形成する金属電極の一部を前記ベース領域の少なくとも前記低濃度領域の上面を覆うように設けたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項19に記載の半導体装置において、
前記水素透過防止膜として前記バイポーラトランジスタに形成する金属電極の一部は、前記バイポーラトランジスタのベース電極の一部を延出する構成とすることにより設けていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項19に記載の半導体装置において、
前記水素透過防止膜として前記バイポーラトランジスタに形成する金属電極の一部は、前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極の一部を延出する構成とすることにより設けていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項18ないし21のいずれかに記載の半導体装置において、
前記基板は、SOI基板を用いた構成であることを特徴とする半導体装置。
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