JP5563340B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5563340B2
JP5563340B2 JP2010061429A JP2010061429A JP5563340B2 JP 5563340 B2 JP5563340 B2 JP 5563340B2 JP 2010061429 A JP2010061429 A JP 2010061429A JP 2010061429 A JP2010061429 A JP 2010061429A JP 5563340 B2 JP5563340 B2 JP 5563340B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
base
emitter
silicide
polysilicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010061429A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011210743A (en
Inventor
宗一 森田
秀則 望月
トミスラブ・スリゴジ
マルコ・コリチッチ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei EMD Corp
Original Assignee
Asahi Kasei EMD Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei EMD Corp filed Critical Asahi Kasei EMD Corp
Priority to JP2010061429A priority Critical patent/JP5563340B2/en
Publication of JP2011210743A publication Critical patent/JP2011210743A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5563340B2 publication Critical patent/JP5563340B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は半導体装置、特にCMOSトランジスタおよびバイポーラトランジスタが集積されたBiCMOS技術の構成を有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a BiCMOS technology configuration in which CMOS transistors and bipolar transistors are integrated.

バイポーラトランジスタをCMOS技術へ統合すると、BiCMOS技術となり、回路設計における柔軟性が高まる。BiCMOS技術により、システムオンチップによる集積化を実現することができ、チップの機能性が高まる。無線通信は家電市場の中でかなりの割合を占め、製品コストの影響を大きく受ける。従って、無線周波数システム(RF systems)は、バイポーラ技術およびCMOS技術を統合することによる利点を享受することができる。   The integration of bipolar transistors into CMOS technology results in BiCMOS technology, increasing the flexibility in circuit design. With BiCMOS technology, system-on-chip integration can be realized and the functionality of the chip is enhanced. Wireless communications account for a significant portion of the consumer electronics market and are greatly affected by product costs. Thus, radio frequency systems (RF systems) can benefit from integrating bipolar technology and CMOS technology.

バイポーラトランジスタは、縦型(バーティカル)あるいは横型(ラテラル)に分類できる。バーティカル・バイポーラトランジスタでは、キャリアは、エミッタからコレクタに縦方向に流れる。コレクタ領域はウェハ表面から深い位置に形成されるので、エミッタとコレクタとの間の抵抗が大きくなり、このようなトランジスタは高速動作には不利である。更に、高濃度埋込み層、コレクタ・エピタキシャル層、ディープ・トレンチ・アイソレーション等が必要となるため、プロセス工程数が増加しコストが増加する。   Bipolar transistors can be classified as vertical (vertical) or horizontal (lateral). In the vertical bipolar transistor, carriers flow in the vertical direction from the emitter to the collector. Since the collector region is formed at a deep position from the wafer surface, the resistance between the emitter and the collector increases, and such a transistor is disadvantageous for high-speed operation. Furthermore, since a high concentration buried layer, a collector / epitaxial layer, a deep trench isolation, and the like are required, the number of process steps increases and the cost increases.

一方、ラテラル・バイポーラトランジスタは、バーティカル・バイポーラトランジスタよりも単純な構造である。また、BiCMOS技術は、比較的少ない数のプロセス工程数をCMOSトランジスタに追加することによって構成することができる。更に、コレクタ電極はコレクタ領域との直接接触が可能なので、ラテラル・バイポーラトランジスタは高速動作を実行するのに有利である。従って、BiCMOS技術において、キャリアが横方向に流れるラテラル・バイポーラトランジスタを用いるのが望ましい。
特許文献1に、水平電流バイポーラトランジスタ(HCBT)という名前の、新しいタイプのラテラル・バイポーラトランジスタが記載されている。
On the other hand, the lateral bipolar transistor has a simpler structure than the vertical bipolar transistor. BiCMOS technology can also be constructed by adding a relatively small number of process steps to the CMOS transistor. Further, since the collector electrode can be in direct contact with the collector region, the lateral bipolar transistor is advantageous for performing high speed operation. Therefore, it is desirable to use a lateral bipolar transistor in which carriers flow laterally in BiCMOS technology.
Patent Document 1 describes a new type of lateral bipolar transistor named horizontal current bipolar transistor (HCBT).

図8に、特許文献1に記載されるHCBTの断面図を示す。図8に示すHCBTは、コレクタ電極101、ベース電極102およびエミッタ電極103を含む。p型基板104に、HCBTの活性領域105(この場合n−ヒルと呼ぶ)が形成される。n−ヒル105は、シャロウ・トレンチ・アイソレーション(STI)106に囲まれ、STI106全体の高さを「a」で示す。n−ヒル105の側部のSTI106の一部が、ウェット・エッチングによって除去される。残りの絶縁酸化膜の厚みを「b」で示す。内部ベース107がn−ヒル105の側部で形成され、その頂上部に外部と接する外部ベース108が形成される。残りの絶縁酸化膜上に、エミッタ・ポリシリコン109が形成される。これは、堆積においてインサイチュド−ピング(in−situ doping)することにより、n型すなわち一般的にはリンによりドーピングされる。エミッタ拡散領域110は、CMOSに不可欠な以下の熱工程によりエミッタ・ポリシリコン109からの拡散により形成される。エミッタ・ポリシリコン109の形状は、ダミー・ゲート・ポリシリコン111によって制御される。エミッタの反対側には、コレクタ電極101のn+拡散領域112がn−ヒル105に形成される。n+拡散領域112、外部ベース108およびエミッタ・ポリシリコン109の表面は、それぞれシリサイド113、114および115により覆われる。コレクタとベースとの間の電気的不足を回避するために、シリサイド・ブロッキング酸化膜116が、シリサイド・ブロッキング・マスクをパターニングすることにより残されている。シリサイド・ブロッキング・エッチングと同時に、側面スペーサ117が、n−ヒル105の側部に残る。これにより、ベース・シリサイド114とエミッタ・シリサイド115との間に分離効果が生じる。   FIG. 8 shows a cross-sectional view of the HCBT described in Patent Document 1. The HCBT shown in FIG. 8 includes a collector electrode 101, a base electrode 102, and an emitter electrode 103. An HCBT active region 105 (referred to as n-hill in this case) is formed on the p-type substrate 104. The n-hill 105 is surrounded by shallow trench isolation (STI) 106 and the height of the entire STI 106 is indicated by “a”. A portion of the STI 106 on the side of the n-hill 105 is removed by wet etching. The thickness of the remaining insulating oxide film is indicated by “b”. An internal base 107 is formed at the side of the n-hill 105, and an external base 108 in contact with the outside is formed at the top. Emitter polysilicon 109 is formed on the remaining insulating oxide film. This is doped n-type, typically phosphorus, by in-situ doping in the deposition. The emitter diffusion region 110 is formed by diffusion from the emitter polysilicon 109 by the following thermal process essential for CMOS. The shape of the emitter polysilicon 109 is controlled by the dummy gate polysilicon 111. On the opposite side of the emitter, an n + diffusion region 112 of the collector electrode 101 is formed in the n− hill 105. The surfaces of the n + diffusion region 112, the external base 108 and the emitter polysilicon 109 are covered with silicides 113, 114 and 115, respectively. In order to avoid electrical shortage between the collector and the base, the silicide blocking oxide 116 is left by patterning the silicide blocking mask. Simultaneously with the silicide blocking etch, the side spacers 117 remain on the sides of the n-hill 105. This produces a separation effect between the base silicide 114 and the emitter silicide 115.

上述したように、CMOS技術により、ベース・シリサイド114およびエミッタ・シリサイド115はスペーサ117によって分離される。このことは、ベース・シリサイドがスペーサ117の高さによってエミッタ・ポリシリコン109から分離されることを意味する。図8の活性トランジスタ領域全体の高さ「a」は、CMOSプロセスによって制限され、エミッタ・ポリシリコン109の厚みは電気性能の要件によって制限されるので、絶縁酸化膜領域の厚み「b」は、基板へベースを注入しても貫通させない程度に十分な厚みでなければならない。従って、スペーサ117の高さも制限される。
PCT No.WO/2009/081867
As described above, the base silicide 114 and the emitter silicide 115 are separated by the spacer 117 by CMOS technology. This means that the base silicide is separated from the emitter polysilicon 109 by the height of the spacer 117. Since the height “a” of the entire active transistor region in FIG. 8 is limited by the CMOS process, and the thickness of the emitter polysilicon 109 is limited by the electrical performance requirements, the thickness “b” of the insulating oxide region is The thickness must be sufficient to prevent penetration of the base into the substrate. Therefore, the height of the spacer 117 is also limited.
PCT No. WO / 2009/081867

しかしながら、特許文献1に記載のHCBTは、バーティカル配置のものよりも電流利得が小さい。この理由は、次のように分析できる。
ベース−エミッタ電流の主成分を、図9のHCBT拡大断面図に示す。矢印は電荷キャリアの流れを示すので、実際の電流の流れは負に帯電する電子(成分InE、IR、IR,top)の場合のキャリアの流れとは反対向きとなるが、実際の電流の流れは正に帯電する正孔(成分IpE)の場合にはキャリアの流れと同じである。共通のエミッタ電流利得(beta)は、コレクタ−ベース電流の比率として定義される:beta=IC/IB。コレクタ電流ICは、主に、npnトランジスタのエミッタ電子の流れに依存している:IC=InE。ベース再結合電流IRを無視しているが、ベース電流IBは3つの電流成分から成る。すなわち、ベースからエミッタに注入される正孔電流IpE、内部ベース領域のIR再結合電流、エミッタの頂部でエミッタからベース・シリサイド接触方向に注入される電子IR,topである。ここで、IB=IpE+I+IR,topである。betaを大きくするためには、ICを大きくしてIBを小さくする必要があるが、縦方向電流およびラテラル・バイポーラトランジスタの既存の設計ですでに最適化されている。縦方向電流のバイポーラトランジスタでは、ベース・コンタクト領域とエミッタとの間の距離が十分にあり、接触部の下部の外部ベース領域は高ドーピングされるので、IR,topは、通常は他のベース電流成分と比べると無視できる。ベース・コンタクト領域とエミッタn+領域との間の距離を大きくすることによって、および/またはIR,top電流経路上のドーピング濃度を増加することによって、ベース電流成分IR,topを減少させることができる。両者の技術は、エミッタから注入される電子によって、ベース・コンタクトへの拡散の可能性を低くする。
However, the current gain of the HCBT described in Patent Document 1 is smaller than that of the vertical arrangement. The reason can be analyzed as follows.
The main components of the base-emitter current are shown in the enlarged sectional view of HCBT in FIG. Since the arrow indicates the flow of charge carriers, the actual current flow is opposite to the carrier flow in the case of negatively charged electrons (components InE , IR, IR , top ), but the actual current Is the same as the carrier flow in the case of positively charged holes (component I pE ). The common emitter current gain (beta) is defined as the collector-base current ratio: beta = IC / IB. The collector current IC is mainly dependent on the emitter electron flow of the npn transistor: IC = I nE . Although the base recombination current IR is ignored, the base current IB is composed of three current components. That is, hole current I pE injected from the base to the emitter is an electronic I R, top to IR recombination current of the internal base region, at the top of the emitter are injected from the emitter into the base silicide contact direction. Here, IB = I pE + I R + I R, a top. In order to increase beta, it is necessary to increase IC and decrease IB, but it has already been optimized with existing designs of longitudinal current and lateral bipolar transistors. In a vertical current bipolar transistor, there is a sufficient distance between the base contact region and the emitter, and the external base region below the contact is highly doped, so that IR, top is usually the other base. It can be ignored compared to the current component. Reducing the base current component IR, top by increasing the distance between the base contact region and the emitter n + region and / or by increasing the doping concentration on the IR , top current path. it can. Both techniques reduce the possibility of diffusion to the base contact by electrons injected from the emitter.

一方、HCBT構造において、スペーサ117が限られた高さであるため、ベース・シリサイド114は、エミッタ拡散領域110と近い位置にある。そして、IR,topはバーティカルの場合よりも比較的大きいので、betaが小さくなる。
これを解決するために、以下の考えが特許文献1にも記載されている。図10に示すように、ベース・コンタクト・シリサイド114を、シリサイド・ブロッキング酸化膜118によって活性n−ヒル105の端部から離すことができる。このようにして、ベース・コンタクト・シリサイド114とエミッタ拡散領域110との間の距離が増加し、電流経路上の総ドーピング濃度が増加する。これを、図10のIR、topに相当する長い方の矢印で示す。
加えて、エミッタ・コンタクト・シリサイド115を、潜在的にIpE成分の減少と、さらなるIBの減少とに寄与するベース−エミッタ接合から離す。この構造は、マスク分離型HCBTと呼ばれているが、前者はスペーサ分離型HCBTと呼ばれる。
On the other hand, since the spacer 117 has a limited height in the HCBT structure, the base silicide 114 is located close to the emitter diffusion region 110. Since IR and top are relatively larger than in the vertical case, beta is reduced.
In order to solve this, the following idea is also described in Patent Document 1. As shown in FIG. 10, the base contact silicide 114 can be separated from the end of the active n-hill 105 by a silicide blocking oxide 118. In this way, the distance between the base contact silicide 114 and the emitter diffusion region 110 increases and the total doping concentration on the current path increases. This is indicated by the longer arrow corresponding to IR, top in FIG.
In addition, the emitter contact silicide 115 is moved away from the base-emitter junction that potentially contributes to the reduction of the I pE component and the further reduction of IB. This structure is called a mask separation type HCBT, while the former is called a spacer separation type HCBT.

ベース−エミッタ接合からベースおよびエミッタ・コンタクト・シリサイドを分離することは、シリサイド・ブロッキング・マスクを用いて行うことができる。エミッタおよびベース・シリサイドがスペーサ117によって分離されるスペーサ分離型HCBTのマスクのいくつかを図11に示す。シリサイド・ブロッキング・マスクの一部によって分離されるベースおよびエミッタ・コンタクト・シリサイドを有するマスク分離型HCBTの同様のマスクを図12に示す。これらのマスクは、シリサイド・ブロッキング・マスク201、活性n−ヒル・マスク202、コレクタn+注入マスク203、コンタクト・ホール・マスク204、ダミー・ポリシリコン・マスク205、絶縁酸化膜エッチング・マスク206を含む。図12の場合、シリサイド・ブロッキング・マスクは、2つの部分から成る。1つは、ベースとコレクタ・コンタクト領域(シリサイド・ブロッキング・マスク201)との間の酸化膜を残すためのもの、そして、もう1つは、ベースとエミッタ・コンタクト領域(シリサイド・ブロッキング・マスク201b)との間の酸化膜を残すためのものである。   Separating the base and emitter contact silicide from the base-emitter junction can be done using a silicide blocking mask. FIG. 11 shows some of the masks of the spacer separation type HCBT in which the emitter and base silicide are separated by the spacer 117. A similar mask for a mask-isolated HCBT having a base and emitter contact silicide separated by a portion of a silicide blocking mask is shown in FIG. These masks include a silicide blocking mask 201, an active n-hill mask 202, a collector n + implant mask 203, a contact hole mask 204, a dummy polysilicon mask 205, and an insulating oxide etch mask 206. . In the case of FIG. 12, the silicide blocking mask consists of two parts. One is for leaving an oxide film between the base and the collector contact region (silicide blocking mask 201), and the other is for the base and emitter contact region (silicide blocking mask 201b). ) To leave an oxide film.

マスク分離型HCBTのbetaの最高値はスペーサ分離型より25%増加している。これはIBが減少したことにより生じるが、その他の特性に変化はない。しかしながら、betaは、バーティカル・バイポーラトランジスタにと比べると依然として小さい。
本発明は、上述の点を考慮してなされたものであり、従来のバイポーラトランジスタと比べると、fmaxおよびBVCEOは同様であるが、betaの高いラテラル・バイポーラトランジスタを有する半導体装置を提供する目的を有する。
The maximum value of the beta of the mask separation type HCBT is 25% higher than that of the spacer separation type. This occurs due to a decrease in IB, but other characteristics remain unchanged. However, beta is still small compared to vertical bipolar transistors.
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned points. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a lateral bipolar transistor having a high beta, although fmax and BVCEO are similar to those of a conventional bipolar transistor. Have.

上記の目的を達成するために、請求項1に係る本発明は、はラテラル・バイポーラトランジスタと、CMOSトランジスタとが混載された半導体装置であって、前記ラテラル・バイポーラトランジスタは、活性領域(例えば、図4−4(m)に示すn−ヒル12)を囲む素子分離領域(例えば、図4−4(m)に示すアイソレーションSiO20)に開口されたオープン領域(例えば、図4−4(m)に示すエミッタ・ウィンドウ19)と、前記オープン領域上に形成されたポリシリコン膜(例えば、図4−4(m)に示すエミッタ・ポリシリコン32)と、前記ポリシリコン膜から前記活性領域の側面への不純物拡散によって形成されたエミッタ拡散層領域(例えば、図4−4(m)に示すエミッタ拡散領域39)と、前記素子分離領域上に形成されるダミー・ゲート・ポリシリコン膜(例えば、図4−4(m)に示すダミー・ゲート・ポリシリコン50)と、前記活性領域に形成されたコレクタ拡散層領域(例えば、図4−4(m)に示すコレクタ領域37)及びベース拡散層領域(例えば、図4−4(m)に示す内部ベース領域27、外部ベース領域16)と、前記コレクタ拡散層領域及びベース拡散層領域に直接つながるコレクタ電極(例えば、コレクタ電極101)及びベース電極(例えば、図4−4(m)に示すベース電極102)と、前記ポリシリコン膜に直接つながるエミッタ電極(例えば、図4−4(m)に示すエミッタ電極103)と、前記活性領域及び前記ポリシリコン膜にシリサイドが形成されるシリサイド領域と、を備え、前記ベース拡散層領域は、前記活性領域側面に形成された内部ベースと、前記活性領域上面に形成された外部ベースとを有し、前記活性領域上においてシリサイドが形成されない非シリサイド領域(例えば、図2に示す非シリサイド領域410)が、前記ベース拡散層領域と前記コレクタ拡散層領域との間の境界領域と、前記ベース拡散層において外部ベース内でベース電極に向かう方向に沿って延びる前記外部ベースと前記素子分離領域との間の他の境界領域と、前記素子分離領域と前記オープン領域上に形成されたポリシリコン膜との間の他の境界領域と、を有する周辺領域、及び、前記ポリシリコン膜より上部の活性領域の側面に形成されたスペーサで覆われた部分を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is a semiconductor device in which a lateral bipolar transistor and a CMOS transistor are mixedly mounted, and the lateral bipolar transistor has an active region (for example, An open region (for example, FIG. 4-4) opened in an element isolation region (for example, isolation SiO 2 20 illustrated in FIG. 4-4 (m)) surrounding the n-hill 12 illustrated in FIG. 4-4 (m). The emitter window 19) shown in (m), the polysilicon film (for example, the emitter polysilicon 32 shown in FIG. 4-4 (m)) formed on the open region, and the active from the polysilicon film An emitter diffusion layer region (for example, an emitter diffusion region 39 shown in FIG. 4-4 (m)) formed by impurity diffusion to the side surface of the region, and the element isolation region A dummy gate polysilicon film (eg, dummy gate polysilicon 50 shown in FIG. 4-4 (m)) formed thereon and a collector diffusion layer region (eg, FIG. 4) formed in the active region. -4 (m), the collector region 37) and the base diffusion layer region (for example, the internal base region 27 and the external base region 16 shown in FIG. 4-4 (m)), and the collector diffusion layer region and the base diffusion layer region. Collector electrode (for example, collector electrode 101) and base electrode (for example, base electrode 102 shown in FIG. 4-4 (m)) directly connected to, and an emitter electrode (for example, FIG. m) an emitter electrode 103), and a silicide region in which silicide is formed in the active region and the polysilicon film, and the base diffusion layer region includes: A non-silicide region (for example, a non-silicide region 410 shown in FIG. 2 ) having an internal base formed on the side of the active region and an external base formed on the upper surface of the active region, where no silicide is formed on the active region. ) Is a boundary region between the base diffusion layer region and the collector diffusion layer region, and the external base and the element isolation region extending along a direction toward the base electrode in the external base in the base diffusion layer A peripheral region having another boundary region, and another boundary region between the element isolation region and the polysilicon film formed on the open region, and an active region above the polysilicon film it shall be the said containing portion covered by the spacer formed on the side surface of the.

さらに、請求項2に係る本発明は、前記オープン領域上に形成されたポリシリコン膜上においてシリサイドが形成されない非シリサイド領域として、さらに、前記ベース拡散層領域と前記エミッタ拡散層領域との間の他の境界領域を有する周辺領域を含むことを特徴とする。
スペーサ分離型HCBTの活性側面に沿った断面図を図13に示す。図11においてこの断面図をA−A’と示し、これは図8および図9に示す断面図と垂直になる。エミッタ・ポリシリコン109とベース・シリサイド114との間の一定の距離が図13に示すように、IR,topに対応する一定の矢印の濃度であると仮定すると、IBのIR,top成分は、エミッタに沿ってほぼ均一である。一方、エミッタ・ポリシリコン109は絶縁酸化膜の丸い形状のためトランジスタ周辺部に向かってより薄くなっていて、このことはトランジスタ120(図13)の中央部と比較すると、エミッタ領域が減少していることから、ICがトランジスタの周辺領域119(図13)で減少していることを意味する。IR,topが一定であるためIBはICに比例して減少しないので、トランジスタの周辺領域119の局所的なbetaが減少し、トランジスタ全体のbetaを減少させることになる。加えて、図14に示すように、エミッタ・ポリシリコン109の上面用いられるウェット・エッチング・プロセスの特質によりベース・シリサイド114により近づくことがあり、高い密度の矢印によって表すように、トランジスタの周辺領域119でIR,topを増加させる。この効果は、全体のbetaの減少と同様に周辺領域119の局所的なbetaの減少を高めることになる。
Furthermore, the present invention according to claim 2, silicide is not formed in the open polysilicon film formed on the region as a non-silicide region, further, between the base diffusion regions and the emitter diffusion layer region It includes a peripheral region having another boundary region.
FIG. 13 shows a cross-sectional view along the active side surface of the spacer separation type HCBT. In FIG. 11, this sectional view is shown as AA ′, which is perpendicular to the sectional views shown in FIGS. Assuming that the constant distance between the emitter polysilicon 109 and the base silicide 114 is a constant arrow concentration corresponding to IR, top as shown in FIG. 13 , the IR, top component of IB Is substantially uniform along the emitter. On the other hand, the emitter polysilicon 109 is thinner toward the periphery of the transistor due to the round shape of the insulating oxide film. This is because the emitter region is reduced compared to the center of the transistor 120 (FIG. 13). This means that IC decreases in the peripheral region 119 (FIG. 13) of the transistor. Since IR and top are constant, IB does not decrease in proportion to IC. Therefore, local beta in the peripheral region 119 of the transistor is reduced, and beta of the entire transistor is reduced. In addition, as shown in FIG. 14, due to the nature of the wet etching process used on the top surface of the emitter polysilicon 109, it may be closer to the base silicide 114, as shown by the high density arrows, In the region 119 , IR and top are increased. This effect increases the local beta reduction in the peripheral region 119 as well as the overall beta reduction.

トランジスタ周辺領域319でbetaが小さくなることによる影響は、図1に示すように、エミッタ長に沿ってベース・シリサイド314を縮小することによって最小化することができる。このようにして、エミッタから周辺領域319のベース・シリサイド314方向へ注入される電子のパスが増加し、結果としてIR,topは図1の周辺領域319の密度の低い矢印で示すように減少する。ベース・シリサイド314は、図2に示すようにシリサイド・ブロッキング・マスク401の形状を変えることにより、トランジスタの周辺領域319から遠ざけることができる。
非シリサイド領域410のドメインが、活性化領域の、図2に示されるシリサイド・ブロッキング・マスク401のドメインと一致することに注意されたい。
The effect of reducing beta in the transistor peripheral region 319 can be minimized by reducing the base silicide 314 along the emitter length, as shown in FIG. In this manner, the path of electrons injected from the emitter toward the base silicide 314 in the peripheral region 319 increases, and as a result , IR and top decrease as shown by the low density arrows in the peripheral region 319 in FIG. To do. The base silicide 314 can be moved away from the peripheral region 319 of the transistor by changing the shape of the silicide blocking mask 401 as shown in FIG.
Note that the domain of the non-silicide region 410 coincides with the domain of the silicide blocking mask 401 shown in FIG.

スペーサ分離型HCBT構造の、図2のB−B’断面に対応するエミッタに沿って縮小したベース・コンタクト・シリサイドの構造断面図を示す。FIG. 3 shows a structural cross-sectional view of a base contact silicide reduced along an emitter corresponding to a B-B ′ cross section of FIG. 2 in a spacer-separated HCBT structure. 縮小したベース・コンタクト・シリサイド(パン・タイプ)を有するスペーサ分離型HCBTプロセスで用いられるリソグラフィ・マスクのいくつかを示す。Figure 2 shows some of the lithographic masks used in a spacer-isolated HCBT process with reduced base contact silicide (pan type). 縮小したベース・コンタクト・シリサイド(サラウンド・タイプ)を有するマスク分離型HCBTプロセスで用いられるリソグラフィ・マスクいくつかを示す。Figure 2 shows some lithographic masks used in a mask-isolated HCBT process with reduced base contact silicide (surround type). HCBTプロセス・フローを示す。Fig. 2 shows an HCBT process flow. HCBT構造におけるベース(IB)およびコレクタ(IC)電流の、ギュンメル・プロットと呼ばれるベース−エミッタ電圧(Vbe)に対する依存関係を示す。The dependence of the base (IB) and collector (IC) currents in the HCBT structure on the base-emitter voltage (Vbe), called the Gummel plot, is shown. HCBT構造におけるベース−エミッタ電圧(Vbe)に対するbeta依存関係を示す。The beta dependence with respect to the base-emitter voltage (Vbe) in a HCBT structure is shown. HCBT構造におけるカット・オフ周波数(fT)および発振の最大周波数(fmax)と、コレクタ電流(IC)との対比を示す。The cut-off frequency (fT) and maximum oscillation frequency (fmax) in the HCBT structure are compared with the collector current (IC). 単一のポリシリコン領域断面を有するHCBT構造を示す。2 shows an HCBT structure having a single polysilicon region cross section. スペーサ分離型HCBTと呼ばれ、エミッタとベース・シリサイド・コンタクトとがスペーサによって分離されるHCBT構造の拡大断面図を示す。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an HCBT structure called a spacer-separated HCBT in which an emitter and a base silicide contact are separated by a spacer. マスク分離型HCBTと呼ばれ、エミッタとベース・シリサイド・コンタクトとがシリサイド・ブロッキング・マスクによって分離されるHCBT構造の拡大断面図を示す。FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of an HCBT structure called a mask isolation type HCBT in which an emitter and a base silicide contact are separated by a silicide blocking mask. スペーサ分離型HCBTプロセスで用いられるリソグラフィ・マスクを示す。Figure 2 shows a lithographic mask used in a spacer-separated HCBT process. マスク分離型HCBTプロセスで用いられるリソグラフィ・マスクを示す。Figure 2 shows a lithographic mask used in a mask-separated HCBT process. スペーサ分離型HCBT構造の、図11のA−A’断面に対応するエミッタに沿った断面図を示す。FIG. 12 is a cross-sectional view of the spacer-separated HCBT structure along the emitter corresponding to the A-A ′ cross section of FIG. 11. エミッタ・ポリシリコンをウェット・エッチングした場合のスペーサ分離型HCBT構造の、図11のA−A’断面に対応するエミッタに沿った断面図を示す。FIG. 12 is a cross-sectional view along the emitter corresponding to the A-A ′ cross section of FIG. 11 of the spacer-separated HCBT structure when the emitter polysilicon is wet etched.

HCBTは、低価格で高性能なBiCMOS技術を実現するCMOSとの集積化に適する。しかしながら、HCBTは、同様にバイポーラ専用技術として製造することができる。この場合、CMOSプロセスはBiCMOS技術においてHCBT構造に不可欠であるが、バイポーラ専用技術に用いる必要がある。本発明のHCBTに関する説明は、BiCMOSプロセス・フローに基づいている。HCBT構造に関連するCMOSプロセス工程を説明するが、CMOS技術の用途にだけ使われるプロセス工程は一般的なものであると考えられるため解説しない。   The HCBT is suitable for integration with a CMOS that realizes a low-cost and high-performance BiCMOS technology. However, HCBT can be manufactured as a bipolar-only technology as well. In this case, the CMOS process is indispensable for the HCBT structure in the BiCMOS technology, but must be used for the bipolar dedicated technology. The description of the HCBT of the present invention is based on the BiCMOS process flow. The CMOS process steps associated with the HCBT structure will be described, but will not be described because the process steps used only for CMOS technology applications are considered common.

縮小したベース・シリサイドを有するHCBTに用いられる一般的なマスクのセットを図2に示す。従来のHCBT(図11および図12)との大きな相違点は、シリサイド・ブロッキング・マスク401である。これの形状は、絶縁酸化膜エッチング・マスク406を囲む「パン」のようであるが、エミッタ側で開口している。図1は、図2のB−B’横断面である。この構造は、以下の説明では「パン・タイプ」と呼ぶ。
非シリサイド面積410の領域が活性化領域の図2に示されるマスク401のドメインと一致することに注意されたい。
A typical set of masks used for HCBT with reduced base silicide is shown in FIG. A significant difference from the conventional HCBT (FIGS. 11 and 12) is a silicide blocking mask 401. This shape is like a “pan” surrounding the insulating oxide etching mask 406, but is open on the emitter side. 1 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. This structure is referred to as “pan type” in the following description.
Note that the region of non-silicide area 410 coincides with the domain of the mask 401 shown in FIG. 2 of the activation region.

図2に示されるコレクタn+注入マスク403は、コレクタ領域において一致する。活性n−ヒル・マスク402は、活性領域の上面と一致する。そして、活性領域の、後述するベース領域が形成される。エミッタ拡散領域においてつながるポリシリコンが形成され、符号409で示す。符号10は、シャロウ・トレンチ・アイソレーションを示す。電流はコレクタ領域からエミッタ領域に移動し、ベース領域でドリフトする(図2全体の下部から上部にドリフトする)。
図3は、本発明の1つの実施例を示す。シリサイド・ブロッキング・マスク501は、絶縁酸化膜エッチング・マスク406の全体を囲んでいる。マスク分離型および縮小したベース・シリサイドの混成の効果は、この構造で予想することができる。この構造は、以下で「サラウンド・タイプ」と呼ぶ。非シリサイド領域510のドメインが活性化領域の図3に示されるマスク501のドメインと一致することに注意されたい。
The collector n + implantation mask 403 shown in FIG. 2 coincides in the collector region. The active n-hill mask 402 coincides with the top surface of the active region. And the base area | region mentioned later of an active region is formed. Polysilicon connected in the emitter diffusion region is formed and is indicated by reference numeral 409. Reference numeral 10 denotes shallow trench isolation. The current moves from the collector region to the emitter region and drifts in the base region (drifts from the bottom to the top of the entire FIG. 2).
FIG. 3 shows one embodiment of the present invention. Silicide blocking mask 501 surrounds the entire insulating oxide etch mask 406. The effect of mask isolation and reduced base silicide hybridization can be expected with this structure. This structure is hereinafter referred to as “surround type”. Note that the domain of the non-silicide region 510 coincides with the domain of the mask 501 shown in FIG.

図4は、プロセス工程の順にHCBTの断面図を示す。HCBT構造は、通常p型のCMOSと同じ基板11で製造される。このプロセスの始まりは、図4-1(a)に示すように、シャロウ・トレンチ・アイソレーション(STI)10を形成するために必要な標準的なCMOSプロセス・フローである。HCBTの活性領域は、コレクタ領域に用いられ、STIに囲まれるシリコン柱/n−ヒル12に形成され、CMOS活性n−ヒル・マスク402により画定される。その後、共にCMOS技術に必要な、pMOSトランジスタ用のn型ローカル基板およびnMOSトランジスタ用のp型ローカル基板を作成するために、ウェル注入が実行される。同じウェハ上の異なるタイプのトランジスタに、ドーピング濃度を変える必要がある(例えば、高速化、高電圧化、高電流化等のための最適化)。他のタイプのデバイスについても同様である(例えば抵抗器、コンデンサ、誘導体等)。また、異なるドーピング・プロファイルおよび傾度が所望のデバイス性能を得るために必要となることがあり、これは通常イオン注入によって行われる。CMOS技術および目標とするHCBT特性に応じて、イオン注入ステップのうちの1つまたはいくつかの組合せがCMOSデバイスに用いられ、図4−1(a)の13に示すように、HCBTのコレクタ領域のドーピングに用いることができる。npnトランジスタには、中程度のn型ドーピングが必要とされ、結果としてn−ヒル・コレクタ領域になる。この場合、n−ウェル注入に用いられるCMOSリソグラフィ・マスクを、HCBTのn−ヒル・コレクタ領域のドーピングに用いることができる。より一般の場合には、CMOSプロセス・フローに加えて、n−ヒル領域を別々のプロセスによって注入することができ、追加のリソグラフィ・マスクが必要となる。これは、HCBT構造に必要とされる第1の追加マスクである。しかしながら、CMOSマスクが用いられても、追加のHCBTマスクが用いられても、いずれの場合においても、マスク寸法は同じである。n−ヒル注入の結果、HCBTの特性のために最適化されたn−ヒル領域のドーピング・プロファイルができあがる。いくつかの注入ステップを用いることができる。例えば、リンを用いて、3×1012cm−2のドーズおよび320keVのエネルギー、3×1012cm−2のドーズおよび140keVのエネルギー、7×1011cm−2のドーズおよび30keVのエネルギーがあげられる。これにより、ベース幅の拡張作用を抑制するために、すなわち高周波特性を最適化して、より均一の電界分布を得るために、上部の活性トランジスタ領域で高いピーク濃度が生じる結果となり、これはブレークダウン電圧がより高いことを意味する。CMOSプロセス・フローのウェル注入の後、注入によるダメージを受けた後のシリコン結晶構造を修復し、注入された不純物を電気的に活性化するために、フォトレジスト14を取り除き、高温アニーリングを行うことができる。HCBTのn−ヒル注入は、CMOSウェル注入の直前か直後に行うことができるので、CMOSプロセス工程のアニーリング・プロセス・フローでは結晶を修復し、同様にHCBTのドーパントを活性化するために用いることができる。 FIG. 4 shows cross-sectional views of the HCBT in the order of process steps. The HCBT structure is usually manufactured on the same substrate 11 as the p-type CMOS. The beginning of this process is the standard CMOS process flow required to form shallow trench isolation (STI) 10, as shown in FIG. 4-1 (a). The active region of the HCBT is used for the collector region, is formed in the silicon pillar / n-hill 12 surrounded by the STI, and is defined by the CMOS active n-hill mask 402. Thereafter, well implantation is performed to create an n-type local substrate for pMOS transistors and a p-type local substrate for nMOS transistors, both of which are necessary for CMOS technology. It is necessary to change the doping concentration for different types of transistors on the same wafer (for example, optimization for high speed, high voltage, high current, etc.). The same applies to other types of devices (eg resistors, capacitors, derivatives, etc.). Also, different doping profiles and gradients may be required to obtain the desired device performance, which is usually done by ion implantation. Depending on the CMOS technology and target HCBT characteristics, one or several combinations of ion implantation steps may be used in the CMOS device, as shown at 13 in FIG. It can be used for doping. An npn transistor requires moderate n-type doping, resulting in an n-hill collector region. In this case, a CMOS lithography mask used for n-well implantation can be used for doping the n-hill collector region of the HCBT. In the more general case, in addition to the CMOS process flow, the n-hill region can be implanted by a separate process, requiring an additional lithographic mask. This is the first additional mask required for the HCBT structure. However, the mask dimensions are the same in either case, whether a CMOS mask or an additional HCBT mask is used. The n-hill implant results in a doping profile in the n-hill region that is optimized for HCBT characteristics. Several injection steps can be used. For example, by using phosphorus, 3 × 10 12 cm -2 dose and 320keV energy, 3 × 10 12 cm -2 dose and 140keV energy, 7 × 10 11 cm energy dose and 30keV -2 is mentioned It is done. This results in a high peak concentration in the upper active transistor region, in order to suppress the expansion effect of the base width, that is, to optimize the high frequency characteristics and obtain a more uniform electric field distribution, which is a breakdown. Means higher voltage. After the well implantation of the CMOS process flow, the photoresist 14 is removed and high temperature annealing is performed to repair the silicon crystal structure after being damaged by the implantation and to electrically activate the implanted impurities. Can do. HCBT n-hill implants can be performed immediately before or after the CMOS well implant, so the annealing process flow in the CMOS process step should be used to repair the crystal and activate the HCBT dopant as well. Can do.

ウェル注入後、通常、CMOSプロセス・フローにおいては、ゲート形成工程となる。このプロセス工程もまた、ダミー・ゲート・ポリシリコン50と呼ぶポリシリコン50を、図4−1(b)に示すように、n−ヒル12周囲のSTI10の上面に形成するために用いられる。ダミー・ゲート・ポリシリコン50は、エミッタ・ポリシリコンの形状を平坦にするように制御する役割を有している。HCBT特性は、特にn−ヒル12の側面と接触する部分の、エミッタ・ポリシリコンの厚みに特に依存する。ダミー・ゲート・ポリシリコン50は、エミッタ・ポリシリコンの厚みおよびHCBT特性の均一性を改良するのに役に立つ。ゲート酸化処理の間に、n−ヒル12は酸化する。CMOSプロセスのポリシリコン・ゲート・エッチングの間に、HCBT域が露出し、ダミー・ゲート・ポリシリコン50を除いて、n−ヒルの上部のポリシリコンを除去するべきである。   After the well implantation, the gate forming process is usually performed in the CMOS process flow. This process step is also used to form polysilicon 50, called dummy gate polysilicon 50, on the top surface of the STI 10 around the n-hill 12 as shown in FIG. The dummy gate polysilicon 50 has a role of controlling the shape of the emitter polysilicon to be flat. The HCBT characteristics depend in particular on the thickness of the emitter polysilicon, especially in the part in contact with the side surface of the n-hill 12. The dummy gate polysilicon 50 helps to improve the uniformity of emitter polysilicon thickness and HCBT characteristics. During the gate oxidation process, n-hill 12 oxidizes. During the polysilicon gate etch of the CMOS process, the HCBT area is exposed and the polysilicon on top of the n-hill should be removed except for the dummy gate polysilicon 50.

ポリシリコン・エッチングの後、MOSトランジスタのゲートは通常軽く酸化され、ダミー・ゲート・ポリシリコン50を含むエッチングされたポリシリコン・ゲート領域は、薄い酸化膜層によって閉じ込められる。その後、ソース/ドレインエクステンション領域が注入される。また、異なるMOSトランジスタは、異なるリソグラフィ・マスクによって選択される。CMOSプロセス・フローのこの時点で、HCBT構造のために必要な第2のリソグラフィ・マスクを適用することができる。これは外部ベース注入15aに用いられ、図4−1(c)に示すように、結果としてp型領域になり、フォトレジスト17によってチップのCMOS部を覆っている。外部ベース注入条件の例は、BFを用いて、3×1015cm−2のドーズおよび22keVのエネルギーでもよい。CMOSプロセス・フローにおいて、ソース/ドレインエクステンション層は、注入後、高温プロセスによってアニールすることができる。同じ工程を用いて外部ベース領域をアニールすることができ、シリコン結晶構造を修復して、注入された不純物を活性化する。HCBTの場合、この工程は、注入された不純物の相互作用及び、後で内部ベースのために注入する不純物とともにシリコン結晶欠陥を引き起こすことを回避するのに役立つ。アニーリングがCMOSプロセス・フローで用いられない場合、または、アニーリングパラメータがHCBTに不適切な場合、外部ベースを、ソース/ドレインエクステンションの前に注入し、追加の工程によってアニールすることができる。この場合、アニーリング温度および時間は、通常はゲート酸化条件よりも低く短いか同じくらいであるから、CMOS構造に大した影響は及ぼさないだろう。加えて、CMOSソース/ドレイン領域は、熱アニーリングに対して最も敏感であり、このプロセスのこの時点ではまだ形成されていない。 After the polysilicon etch, the gate of the MOS transistor is usually lightly oxidized and the etched polysilicon gate region including the dummy gate polysilicon 50 is confined by a thin oxide layer. Thereafter, source / drain extension regions are implanted. Different MOS transistors are also selected by different lithography masks. At this point in the CMOS process flow, the second lithography mask required for the HCBT structure can be applied. This is used for the external base implantation 15a, resulting in a p-type region as shown in FIG. 4C, and covering the CMOS portion of the chip with the photoresist 17. An example of an external base implantation condition may be a dose of 3 × 10 15 cm −2 and an energy of 22 keV using BF 2 . In a CMOS process flow, the source / drain extension layer can be annealed by a high temperature process after implantation. The same process can be used to anneal the external base region, repairing the silicon crystal structure and activating the implanted impurities. In the case of HCBT, this step helps to avoid silicon crystal defects along with the interaction of implanted impurities and impurities that are subsequently implanted for the internal base. If annealing is not used in the CMOS process flow, or if the annealing parameters are inappropriate for HCBT, the external base can be implanted before the source / drain extension and annealed by additional steps. In this case, the annealing temperature and time will usually not be significantly affected by the CMOS structure since it is lower or as short as the gate oxidation conditions. In addition, the CMOS source / drain regions are most sensitive to thermal annealing and have not yet been formed at this point in the process.

CMOSソース/ドレインエクステンション層のアニーリング工程の後、HCBTによって必要とされる第3の追加マスク406を用いて、フォトレジスト18によりCMOS構造全体を覆い、HCBTのエミッタ・ウィンドウ19を露出させる。絶縁SiO20は、図4−1(d)に示すように、このマスクを用いて時間を定めてエッチングされる。ウェット・エッチングまたはドライエッチングのいずれも、用いることができる。ウェット・エッチングの場合、エミッタ・ウィンドウ407は、図2に示すように、ウェット・エッチング・プロセスの特性により、マスク406より広く形成される。エッチングはトランジスタの内部ベース部分を決定するように設計され、活性n−ヒル側面21が露出する。絶縁SiOエッチングの後、図4−2(e)に示すように、SiO薄層22が堆積しているはずである。これが、注入された不純物、ダメージの減少およびシリコン表面保護のために用いられるのは、イオン注入の標準的な手順である。 After the CMOS source / drain extension layer annealing step, the entire CMOS structure is covered with photoresist 18 using a third additional mask 406 required by the HCBT to expose the emitter window 19 of the HCBT. As shown in FIG. 4D, the insulating SiO 2 20 is etched with a predetermined time using this mask. Either wet etching or dry etching can be used. In the case of wet etching, the emitter window 407 is formed wider than the mask 406 due to the characteristics of the wet etching process, as shown in FIG. The etch is designed to determine the internal base portion of the transistor, exposing the active n-hill side 21. After the insulating SiO 2 etch, a thin SiO 2 layer 22 should be deposited as shown in FIG. 4-2 (e). It is the standard procedure for ion implantation that is used for implanted impurities, damage reduction and silicon surface protection.

次に、内部ベース注入26が、図4−2(e)で示す傾斜角度で、外部ベース注入15aで用いられる第2のHCBTマスクを用いて実施される。n−ヒル側面のp型内部ベース領域27が得られる。内部ベース注入条件の例としては、30°の角度でBFを用いて、6×1013cm−2のドーズおよび35keVのエネルギーがありうる。内部ベースは、内部および外部トランジスタ領域の最適化されたドーピング・プロファイルを得るために、いくつかの工程で注入することができる。絶縁SiOエッチングに用いられるHCBTリソグラフィ・マスク406は、絶縁SiOをn−ヒルとのインタフェースで非常に薄くするために、図2に示すように、活性n−ヒル・マスク402に対して角度がつけられている。このようにして、ベース注入はこのように薄いSiOを部分的に貫通し、エミッタ・ウィンドウ周辺で徐々にベース注入をブロックすることになる。この方法は、エミッタ周辺のベース・ドーピング濃度を上げ、最終的にはコレクタ−エミッタ突抜けを防止する。さらに、高等周波数特性を有するHCBTを得るためには、内部ベースとして同じパターンを用いてリンを注入しなければならない。この注入工程を「選択的に注入されたコレクタ(SIC)」と呼び、局所的にコレクタ濃度を増加させる。これは、ベース幅を狭くし、ほとんどコレクタ−ベース容量の増加しないコレクタ抵抗を小さくするという効果を有する。SIC注入条件の例には、40°の角度でリンを用いて6×1012cm−2のドーズおよび320keVのエネルギーがありえる。 Next, the internal base implant 26 is performed using the second HCBT mask used in the external base implant 15a at the tilt angle shown in FIG. 4-2 (e). A p-type internal base region 27 on the n-hill side is obtained. An example of an internal base implantation condition can be a dose of 6 × 10 13 cm −2 and an energy of 35 keV using BF 2 at an angle of 30 °. The internal base can be implanted in several steps to obtain optimized doping profiles for the internal and external transistor regions. The HCBT lithography mask 406 used for the insulating SiO 2 etch is angled with respect to the active n-hill mask 402 as shown in FIG. 2 to make the insulating SiO 2 very thin at the interface with the n-hill. Is attached. In this way, the base implant partially penetrates such thin SiO 2 and gradually blocks the base implant around the emitter window. This method increases the base doping concentration around the emitter and ultimately prevents collector-emitter penetration. Furthermore, in order to obtain HCBT having high equal frequency characteristics, phosphorus must be injected using the same pattern as the internal base. This implantation step is referred to as “selectively implanted collector (SIC)” and locally increases the collector concentration. This has the effect of narrowing the base width and reducing the collector resistance that hardly increases the collector-base capacitance. An example of SIC implantation conditions could be a dose of 6 × 10 12 cm −2 and an energy of 320 keV with phosphorus at an angle of 40 °.

絶縁SiOエッチングの前に、注入の代わりにこのプロセスのこの時点に外部ベースを注入することも可能である。ベース注入のためのリソグラフィ・マスクはこの場合一度だけ適用する必要があるので、プロセス工程数が減る。外部ベースは、図4−2(f)に示すように、外部ベースからの追加的な注入から活性側面を保護するために、内部ベース15bとは逆のウェハ回転角度で注入することができる。一方、外部ベースは、内部ベースのドーピングを増やすために意図的に用いることができるため、結果として、ウェハ表面15cへの垂直注入、または、内部ベースと同じ回転角度での注入となるが、おそらく別の傾斜角度15dとなる。傾斜角度および回転角度を変えることによって、内部および外部ベース領域のドーピング・プロファイルを最適化することができる。加えて、このようにして、内部および外部ベース領域は同じアニーリング工程を共有し、プロセス・フローは続く。外部ベースによって、内部ベースのホウ素の拡散促進が生じた結果、内部ベース領域の幅が広がるかもしれないが、これは、通常は、トランジスタ電流利得および高周波数特性にとって望ましいものではない。また、絶縁SiOに散乱している注入されたイオンにより、外部ベースが、内部ベース内の、特にベースの底部で過剰なドーピングを生じさせることがある。両方の注入パラメータの定義の際に、この影響について注意しなければならない、すなわち、ベースの底部への追加ドーピングを最小限にするために、注入15bが好ましい。 It is also possible to implant an external base at this point in the process instead of implantation before the insulating SiO 2 etch. Since the lithography mask for the base implantation has to be applied only once in this case, the number of process steps is reduced. The outer base can be implanted at a wafer rotation angle opposite to the inner base 15b to protect the active side from additional implantation from the outer base, as shown in FIG. 4-2 (f). On the other hand, the outer base can be intentionally used to increase the doping of the inner base, resulting in a vertical implantation into the wafer surface 15c or at the same rotational angle as the inner base, but possibly Another inclination angle 15d is obtained. By varying the tilt and rotation angles, the doping profile of the inner and outer base regions can be optimized. In addition, in this way, the inner and outer base regions share the same annealing step and the process flow continues. The external base may promote diffusion of the internal base boron, resulting in a wider internal base region, which is usually not desirable for transistor current gain and high frequency characteristics. Also, the implanted ions scattered in the insulating SiO 2 can cause the outer base to over-dope within the inner base, especially at the bottom of the base. Care must be taken with this effect in defining both implantation parameters, ie implantation 15b is preferred in order to minimize the additional doping at the bottom of the base.

内部および外部ベース注入の後、フォトレジスト25を取り除かなければならない、そして、スクリーニング用SiO薄層22がエッチングされる。スクリーニング用SiOが同様にCMOS構造を覆うように堆積するので、CMOSトランジスタのポリシリコン・ゲートで成長する熱酸化膜が除去されないように、エッチング時間を定めなければならない。従って、スクリーニング用SiOエッチングは、活性トランジスタ側面上部のスクリーニング用SiOを取り除くようにするためだけに時間調節しなければならない。活性側面のSiOは、内部およびおそらく外部ベース注入を受容し、そのエッチング速度はCMOSゲートの上部の注入されていないSiOより早くてもよいので、結果として、スクリーニング用SiOをn−ヒルのコレクタ側面から取り除く必要がある特許文献1に記載されている標準HCBTと比較すると、エッチング時間を決定するマージンを増加させることになる。スクリーニング用SiOが堆積プロセスによって得られるので、そのエッチング速度は、CMOSゲート上に存在する熱的に成長したSiOのエッチング速度より速くなる。従って、スクリーニング用酸化膜エッチングの後で、CMOSゲート上部の熱的に成長したSiOを残すことに問題はない。 After the internal and external base implants, the photoresist 25 must be removed and the screening SiO 2 thin layer 22 is etched. Since the screening SiO 2 is similarly deposited to cover the CMOS structure, the etching time must be determined so that the thermal oxide film grown on the polysilicon gate of the CMOS transistor is not removed. Thus, the screening SiO 2 etch must be timed only to remove the screening SiO 2 on the upper side of the active transistor. The active side SiO 2 accepts internal and possibly external base implants, and its etch rate may be faster than the unimplanted SiO 2 on top of the CMOS gate, resulting in the screening SiO 2 being n-hill. Compared with the standard HCBT described in Patent Document 1 that needs to be removed from the collector side surface, the margin for determining the etching time is increased. Since the screening SiO 2 is obtained by a deposition process, its etching rate is faster than that of thermally grown SiO 2 present on the CMOS gate. Accordingly, there is no problem in leaving the thermally grown SiO 2 above the CMOS gate after the screening oxide film etching.

スクリーニング用SiOエッチングの後、活性トランジスタ側面28のシリコン表面が露出する。この表面は、その終端層を形成するために、熱的アニーリングによって処理される。この表面処理の例には、窒素雰囲気で20秒間800°Cでの高速熱アニーリングがある。この処理によって、ポリシリコン堆積の間のエピタキシャル再成長を防ぎ、この表面はポリシリコン層のエッチングの間、保護膜として役立つ。薄い酸化層がアニーリング・チャンバの残留酸素によって生じる露出したシリコン表面で成長する、あるいは、他のいかなる非シリコン表面終端部も形成することが可能になる。その化学組成に関係なく、この層はHCBTプロセスには必須なポリシリコン・エッチングを止めることができる。しかしながら、抵抗を実質的に増加させずに、電流を流すことができるように、この層を十分に薄いものにする必要がある。この熱アニーリングの間、注入されたベース・ドーパントが拡散し、ドーピング・プロファイルの再分布が起こる。 After the SiO 2 etching for screening, the silicon surface of the active transistor side surface 28 is exposed. This surface is treated by thermal annealing to form its termination layer. An example of this surface treatment is rapid thermal annealing at 800 ° C. for 20 seconds in a nitrogen atmosphere. This treatment prevents epitaxial regrowth during polysilicon deposition, and this surface serves as a protective film during the etching of the polysilicon layer. A thin oxide layer can be grown on the exposed silicon surface caused by residual oxygen in the annealing chamber, or any other non-silicon surface termination can be formed. Regardless of its chemical composition, this layer can stop the polysilicon etch that is essential for the HCBT process. However, this layer needs to be thin enough so that current can flow without substantially increasing the resistance. During this thermal annealing, the implanted base dopant diffuses and redistribution of the doping profile occurs.

図4−2(g)に示すように、ポリシリコン層29が次に堆積する。ポリシリコン領域はトランジスタのエミッタとして作用するので、高ドーピングでなければならない。ポリシリコン領域の高いドーピングのレベルは、インサイチュド−ピング(in-situ doping)プロセス、すなわち堆積の間にドーピングすることにより達成できる。インサイチュド−ピングが最も単純であると考えられるが、ポリシリコン層は、例えばイオン注入、拡散等のその他の方法でドーピングすることができる。インサイチュド−ピングは、この場合その均一性および等質性のため好ましく、結果として、次に続くアニーリング工程の間、ベース領域にエミッタからドーパントを均等に拡散することになる。さらに、インサイチュド−ピングは、より浅いエミッタ−ベース接合を達成するため、あるいは堆積速度を上げるためにドーピングされていない層を上部に堆積するために、例えば、活性側面の近傍で薄い非ドープまたは低ドープ層を有するように、プロセス・フローを最適化するように設計することができる。堆積したポリシリコンの厚みにより、エッチ・バック後に残るポリシリコン領域の形状が決まる。残りのポリシリコン領域が平坦となる必要があるので、堆積後のポリシリコンの表面はできる限り平坦でなければならない。ポリシリコン堆積プロセスの共形性質のため、堆積した層は、エミッタ・ウィンドウ19を埋める。ポリシリコンが厚みを増すほど、より平坦化される。さらに、ダミー・ゲート・ポリシリコン50はこの目的に有用であり、ポリシリコンの厚みはこの場合より薄くなりうる。これらがおそらく最も単純な平坦化方法であるにもかかわらず、化学機械平坦化(CMP)のような、半導体製作において公知な他の技術を用いることができる。CMP停止層は、CMOSゲートの頂部、または、プロセスのこの時点で表面に存在するいかなる別の構造物(例えばコンデンサ)であってもよい。バイポーラ専用プロセスの場合、または、他のBiCMOS集積化方式において、STI酸化膜の頂部はCMP停止層の役割をすることができる。   As shown in FIG. 4G, a polysilicon layer 29 is deposited next. Since the polysilicon region acts as the emitter of the transistor, it must be highly doped. A high doping level in the polysilicon region can be achieved by an in-situ doping process, i.e. doping during deposition. Although in situ-ping is considered the simplest, the polysilicon layer can be doped by other methods such as ion implantation, diffusion, etc. In-situ-ping is preferred in this case due to its uniformity and homogeneity, resulting in even diffusion of dopant from the emitter into the base region during the subsequent annealing step. In addition, in-situ ping can be used to achieve a shallower emitter-base junction or to deposit an undoped layer on top to increase the deposition rate, for example, thin undoped or near the active side It can be designed to optimize the process flow to have a lightly doped layer. The thickness of the deposited polysilicon determines the shape of the polysilicon region remaining after etch back. Since the remaining polysilicon region needs to be flat, the surface of the deposited polysilicon should be as flat as possible. Due to the conformal nature of the polysilicon deposition process, the deposited layer fills the emitter window 19. As the thickness of the polysilicon increases, it becomes more planar. In addition, dummy gate polysilicon 50 is useful for this purpose, and the thickness of the polysilicon can be thinner than in this case. Although these are probably the simplest planarization methods, other techniques known in semiconductor fabrication can be used, such as chemical mechanical planarization (CMP). The CMP stop layer may be the top of the CMOS gate, or any other structure (eg, a capacitor) present on the surface at this point in the process. In the case of a bipolar-only process, or in other BiCMOS integration schemes, the top of the STI oxide film can serve as a CMP stop layer.

堆積後、ポリシリコン層29はエッチ・バックされ、図4−2(h)に示すように、エミッタ・ポリシリコン32が得られる。外部ベース領域16および内部ベース領域27は、すでに画定され、ポリシリコン・エッチ・バックの間、n−ヒル12領域全体と同様に、保護する必要がある。この要件を満たすために、テトラメチル・アンモニウム・ヒドロキシド(TMAH)エッチングが、酸化膜に対して高い感度を有するため、ポリシリコン・エッチ・バックに用いられる。前堆積表面処理の間、n−ヒル表面に成長する薄層は、TMAHエッチングを止め、n−ヒルを完全に保護するのに十分である。この目的のために、他の結晶依存するエッチング液を用いることもできる(例えばKOH、EDPなど)。通常、他のウェット・エッチングによる化学作用やドライエッチング・プロセスのような、他のポリシリコン・エッチング技術を用いることができる。しかしながら、TMAHは、酸化膜選択性およびCMOSプロセス互換性に対する高いポリシリコンの要件を満たしているので、完全にこのプロセスに適している。ポリシリコンの厚み33が活性エミッタの高さを画定してから、ポリシリコン・エッチ・バック・プロセスが計時され、例えばコレクタ電流、ベース抵抗、ベース−エミッタ容量、ベース電流の理想的な性質等のトランジスタ電気特性値に影響を与える。TMAHによるポリシリコン・エッチング速度は、水中のTMAHの温度と濃度によって調整することができる。ポリシリコン平坦化技術が堆積イオンおよびエッチ・バックによって実現される場合、図4−2(g)および図4−2(h)に示すように、ポリシリコン層の表面は完全には平坦にならないが、堆積後の窪み(notch)31は最終的なポリシリコン領域の形状34に変形することになる。ポリシリコン領域の形状はトランジスタの性能にあまり決定的でないが、ポリシリコン層には正孔がない、すなわち、n−ヒル近傍でエッチングされた絶縁SiOの上部に配置された状態であるため、エミッタ・ポリシリコン33の最も薄い領域34においても、確実にn−ヒルと金属接触させる必要がある。TMAHエッチング速度は、エッチングされた層の結晶方位に依存する。ポリシリコンが異なる方位の結晶粒から成っているので、TMAHエッチ・バック後のその表面が粗くなることがある。ポリシリコン表面の粗さを最小化するために、ポリシリコン構造の粒が小さいほうが好ましく、このことはもっと非結晶度の高い構造を有する層を使用することを暗示する。これは、ポリシリコンの堆積条件を調整することによって達成することができ、例えば、1つの方法として、堆積温度を低下させてもよい。 After deposition, the polysilicon layer 29 is etched back, and an emitter polysilicon 32 is obtained as shown in FIG. The outer base region 16 and the inner base region 27 are already defined and need to be protected during the polysilicon etch back as well as the entire n-hill 12 region. To meet this requirement, tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) etching is used for polysilicon etch back because it has high sensitivity to oxide. During the predeposition surface treatment, the thin layer growing on the n-hill surface is sufficient to stop the TMAH etch and fully protect the n-hill. Other crystal dependent etchants can be used for this purpose (eg, KOH, EDP, etc.). Typically, other polysilicon etch techniques can be used, such as other wet etch chemistries or dry etch processes. However, TMAH meets the high polysilicon requirements for oxide selectivity and CMOS process compatibility, making it perfectly suitable for this process. The polysilicon etch back process is timed after the polysilicon thickness 33 defines the height of the active emitter, such as collector current, base resistance, base-emitter capacitance, ideal nature of base current, etc. Affects transistor electrical characteristic values. The polysilicon etching rate by TMAH can be adjusted by the temperature and concentration of TMAH in water. If the polysilicon planarization technique is realized by deposited ions and etch back, the surface of the polysilicon layer will not be completely planar, as shown in FIGS. 4-2 (g) and 4-2 (h). However, the post-deposition notch 31 will be transformed into the final polysilicon region shape 34. Since the shape of the polysilicon region is not very critical to the performance of the transistor, the polysilicon layer hole is no, that is, a state of being placed on top of the etched insulating SiO 2 with n- Hill neighborhood, Even in the thinnest region 34 of the emitter polysilicon 33, it is necessary to ensure metal contact with the n-hill. The TMAH etch rate depends on the crystal orientation of the etched layer. Since polysilicon consists of grains with different orientations, its surface after TMAH etch back may become rough. In order to minimize the roughness of the polysilicon surface, smaller grains of the polysilicon structure are preferred, which implies the use of a layer having a more non-crystalline structure. This can be achieved by adjusting the deposition conditions of the polysilicon, for example, one method may be to reduce the deposition temperature.

基本的に、ポリシリコンのTMAHエッチ・バックの後で、HCBTに必要とされる追加のプロセス工程は終了する。HCBT構造はCMOSプロセス工程により完成する。従って、HCBT構造に影響を及ぼすCMOS工程について説明する。
通常、次のCMOSプロセス・モジュールは、ゲート・スペーサを形成することである。SiO層は、例えば、テトラ・エチル・オキシ・シラン(TEOS)ソースから堆積し、異方性プロセスによりエッチ・バックされる。SiOスペーサは、CMOSゲートの側面上に残される。このプロセスの性質から、類似のスペーサ35が、図4−3(i)に示すように、ポリシリコン領域より上部のn−ヒル側面上に形成される。その後、ソース/ドレイン注入がCMOS構造に実行される。nMOSトランジスタのn+ソース/ドレイン36領域の注入が、図4−3(j)に示すように、HCBT構造のコレクタ領域37に用いられる。注入に用いられるマスク403によって画定されるフォトレジスト38の端部の位置は、n+コレクタと外部ベース領域との間の距離を画定し、コレクタ−ベースおよびコレクタ−エミッタの絶縁破壊電圧等、目標とするトランジスタ特性によって異なる。コレクタn+領域の他の端部は、n−ヒルの側面により画定される。CMOSのソース/ドレイン注入を活性化するためのアニーリングは、HCBTの注入領域の活性化、および(図4−3(k)に示す)高ドーピングされたポリシリコン領域からn−ヒルの側面へのドーパントの、通常ドライブイン拡散と呼ばれる拡散領域39のためにも用いられる。この工程によって形成されるn+拡散領域39は、エミッタ拡散領域である。内部トランジスタ領域のドーピング・プロファイルは、このプロセスによって形成される。アニーリング後のベース−エミッタpn接合の深度は、ポリシリコンの粒構造を変えるのと同様に、堆積したポリシリコンのドーピングレベルを変えることによって調整することができ、両方とも堆積状況により定められる。
Basically, after the TMAH etch back of polysilicon, the additional process steps required for HCBT are complete. The HCBT structure is completed by a CMOS process process. Therefore, a CMOS process that affects the HCBT structure will be described.
The next CMOS process module is usually to form gate spacers. The SiO 2 layer is deposited, for example, from a tetraethyloxy silane (TEOS) source and is etched back by an anisotropic process. The SiO 2 spacer is left on the side of the CMOS gate. Due to the nature of this process, similar spacers 35 are formed on the n-hill sides above the polysilicon region, as shown in FIG. 4-3 (i). Thereafter, source / drain implantation is performed on the CMOS structure. The implantation of the n + source / drain 36 region of the nMOS transistor is used for the collector region 37 of the HCBT structure as shown in FIG. 4-3 (j). The position of the end of the photoresist 38 defined by the mask 403 used for the implantation defines the distance between the n + collector and the external base region, such as the collector-base and collector-emitter breakdown voltages, and the like. It depends on the transistor characteristics. The other end of the collector n + region is defined by the n-hill sides. Annealing to activate the CMOS source / drain implants is the activation of the HCBT implant region, and from the highly doped polysilicon region (shown in FIG. 4-3 (k)) to the n-hill side. It is also used for a diffusion region 39 of dopant, usually called drive-in diffusion. The n + diffusion region 39 formed by this process is an emitter diffusion region. The doping profile of the internal transistor region is formed by this process. The depth of the base-emitter pn junction after annealing can be adjusted by changing the doping level of the deposited polysilicon, as well as changing the grain structure of the polysilicon, both being determined by the deposition situation.

次のCMOSプロセス・モジュールは、シリサイドの形成である。まず、シリサイド保護層として用いられるSiO層40が堆積される。リソグラフィ・マスク401を用いて、CMOSデバイスのいくつかが開口し、デバイスのいくつかまたはそれらの領域がフォトレジスト41によって保護される。HCBTにおいて、コレクタと外部ベースと間のSiO層の一部は、図2および/または図3に示すように保護されていなければならない。さらに、絶縁酸化膜エッチング・マスク406の周囲領域のSiO層の一部は、図2(パン・タイプ)のマスク401で示すように、保護されている。他の実施形態の場合は、エミッタ・ポリシリコンと内因性ベースとの間のSiO層の一部が、図3のマスク501によって示すように保護されている(サラウンド・タイプ)。残留するSiOは、n+コレクタとおよび外部ベース領域との間の電気的近道を防止する。また、上述したように、絶縁酸化膜エッチング・マスク406の周辺に残留するSiOはIBの減少に役立つ。シリサイド42は、図4−3(l)に示すように、半導体産業ではシリサイド化として公知のプロセス工程を有する標準的な方法で形成される。 The next CMOS process module is silicide formation. First, a SiO 2 layer 40 used as a silicide protection layer is deposited. Using the lithographic mask 401, some of the CMOS devices are opened and some of the devices or areas thereof are protected by the photoresist 41. In HCBT, a portion of the SiO 2 layer between the collector and the external base must be protected as shown in FIG. 2 and / or FIG. Further, a part of the SiO 2 layer around the insulating oxide etching mask 406 is protected as shown by a mask 401 in FIG. 2 (pan type). In other embodiments, a portion of the SiO 2 layer between the emitter polysilicon and the endogenous base is protected as shown by the mask 501 in FIG. 3 (surround type). Residual SiO 2 prevents electrical shortcuts between the n + collector and the external base region. Further, as described above, the SiO 2 remaining around the insulating oxide film etching mask 406 helps reduce IB. As shown in FIG. 4-3 (l), the silicide 42 is formed by a standard method having a process step known as silicidation in the semiconductor industry.

プロセス・フローのバックエンドで、SiO43は堆積し、コンタクト・ホール44は低抵抗層によってエッチングされ埋められ、金属被覆が標準的な方法で行われる。1つの金属層を有する最終的なHCBT構造を、図4−4(m)に示す。図4−4(m)のコンタクト・ホール44で、コレクタ電極101、ベース電極102、エミッタ電極103が形成される。 At the back end of the process flow, SiO 2 43 is deposited, contact holes 44 are etched and filled with a low resistance layer, and metallization is done in a standard way. The final HCBT structure having one metal layer is shown in FIG. 4-4 (m). In the contact hole 44 of FIG. 4-4 (m), the collector electrode 101, the base electrode 102, and the emitter electrode 103 are formed.

スペーサ分離型、パン・タイプ、マスク分離型、サラウンド・タイプのHCBT構造用のベース−エミッタ電圧(VBE)上のベース(IB)およびコレクタ(IC)電流の依存性、すなわちギュンメル・プロットとも呼ばれるものを図5に示す。「スペーサ分離型」および「パン・タイプ」を一方のグラフに描画し、「マスク分離型」および「サラウンド・タイプ」をもう一方のグラフに描画する。すべての構造に対しICがほぼ適合することが認められる。一方で、IBは、マスクに応じて変化する。サラウンド・タイプの場合は、IBが最も低いため、betaが最も高くなることを示している。パン・タイプは、次善の策である。パン・タイプのHCBT構造に関して、betaは58%であり、スペーサ分離型の場合よりも高い。一方で、サラウンド・タイプのHCBT構造のbetaは61%であり、マスク分離型の場合よりも高い。シリサイド−保護パターンの修正によるbetaの増加を図6に示す。「スペーサ分離型」および「パン・タイプ」を一方のグラフに描画し、「マスク分離型」および「サラウンド・タイプ」をもう一方のグラフに描画する。
コレクタ−エミッタブレークダウン電圧(BVCEO)は、通常、betaとトレードオフの関係にある。この理由はこれらがベース幅の影響を受けるからである。しかしながら、シリサイド保護パターンの修正が、内部ベースに影響を及ぼすことはない。従って、表1に示すように、すべてのトランジスタは、類似のBVCEOを示す。
Dependence of base (IB) and collector (IC) current on base-emitter voltage (VBE) for spacer-separated, pan-type, mask-separated, and surround-type HCBT structures, also known as Gummel plot Is shown in FIG. “Spacer separation type” and “pan type” are drawn on one graph, and “Mask separation type” and “surround type” are drawn on the other graph. It can be seen that the IC is nearly compatible for all structures. On the other hand, IB changes depending on the mask. In the case of the surround type, since IB is the lowest, beta is the highest. The bread type is the second best. For the pan-type HCBT structure, beta is 58%, which is higher than the spacer separation type. On the other hand, the beta of the surround type HCBT structure is 61%, which is higher than that of the mask separation type. The increase in beta due to the modification of the silicide-protection pattern is shown in FIG. “Spacer separation type” and “pan type” are drawn on one graph, and “Mask separation type” and “surround type” are drawn on the other graph.
The collector-emitter breakdown voltage (BVCEO) is usually in a trade-off relationship with beta. This is because they are affected by the base width. However, the modification of the silicide protection pattern does not affect the internal base. Thus, as shown in Table 1, all transistors exhibit similar BVCEO.

Figure 0005563340
Figure 0005563340

4つのタイプのカット・オフ周波数(fT)および発振(fmax)の最大周波数と、HCBT構造のコレクタ電流(IC)との対比を図7に示す。「スペーサ分離型」および「パン・タイプ」を一方のグラフに描画し、「マスク分離型」および「サラウンド・タイプ」をもう一方のグラフに描画する。
fmaxに関して、活性領域の非シリサイド化領域は、バイポーラトランジスタの高周波特性(特にfmax)に影響を及ぼす。
この領域が拡大しすぎると、fmaxは悪化する。換言すれば、betaおよびfmaxには、それぞれトレードオフの関係がある。このため、本発明の非シリサイド化領域は、従来のものと比較すると、十分なfmaxおよび高いbetaを得るのに最も適するように最適化される。
FIG. 7 shows a comparison between the maximum frequency of the four types of cut-off frequency (fT) and oscillation (fmax) and the collector current (IC) of the HCBT structure. “Spacer separation type” and “pan type” are drawn on one graph, and “Mask separation type” and “surround type” are drawn on the other graph.
Regarding fmax, the non-silicided region of the active region affects the high frequency characteristics (especially fmax) of the bipolar transistor.
If this region becomes too large, fmax will deteriorate. In other words, there is a trade-off relationship between beta and fmax. For this reason, the non-silicided region of the present invention is optimized to best suit to obtain sufficient fmax and high beta compared to the conventional one.

図7において、スペーサ分離型とパン・タイプとの間にHCBT構造の著しい違いは見られない。同じ傾向がマスク分離型とサラウンド・タイプとの間にも見られる。
また、fmaxおよびBVCEOは、本発明のラテラル・バイポーラトランジスタの場合には減少しない。betaだけは、最大で200に達成することができる。さらに、本発明のラテラル・バイポーラトランジスタは、従来のラテラル・バイポーラトランジスタのマスクレイアウトを変えるだけで実現することができる。このため、製造プロセスの数は、従来のラテラル・バイポーラトランジスタと比較しても増加しない。
In FIG. 7, there is no significant difference in the HCBT structure between the spacer separation type and the pan type. The same tendency can be seen between the mask separation type and the surround type.
Also, fmax and BVCEO do not decrease in the case of the lateral bipolar transistor of the present invention. Only beta can reach 200 at the maximum. Furthermore, the lateral bipolar transistor of the present invention can be realized only by changing the mask layout of the conventional lateral bipolar transistor. For this reason, the number of manufacturing processes does not increase even when compared with conventional lateral bipolar transistors.

10 シャロウ・トレンチ・アイソレーション(STI)
11 基板
12 n−ヒル(コレクタ領域)
13 コレクタ注入
14、17、18、25、38、41 フォトレジスト
15a、b、c、d 外部ベース注入
16 外部ベース領域
19 エミッタ・ウィンドウ
20 絶縁SiO
21 n−ヒル側面
22 SiO薄層
26 内部ベース注入
27 内部ベース領域
28 活性トランジスタ側面
29 ポリシリコン層
31 窪み
32、34 エミッタ・ポリシリコン
33 ポリシリコンの厚み
35 スぺーサ
36 ソース/ドレイン注入
37 コレクタ領域
39 エミッタ拡散領域
40、43 SiO
42 シリサイド
44 コンタクト・ホール
50 ダミー・ゲート・ポリシリコン
101 コレクタ電極
102 ベース電極
103 エミッタ電極
104、304 p型基板
105 n−ヒル(活性領域)
106 シャロウ・トレンチ・アイソレーション(STI)
107 内部ベース
108、308 外部ベース
109、309、409 エミッタ・ポリシリコン
110 エミッタ拡散領域
111 ダミー・ゲート・ポリシリコン
112 n+拡散領域
113 コレクタ・シリサイド
114、314 ベース・シリサイド
115 エミッタ・シリサイド
116、118 シリサイド・ブロッキング酸化膜
117 スペーサ
119、319 トランジスタの周辺領域
120、320 トランジスタの中央部
201、201b、401、501 シリサイド・ブロッキング・マスク
202、402 n−ヒル・マスク
203、403 コレクタn+注入マスク
204、404 コンタクト・ホール・マスク
205、405 ダミー・ポリシリコン・マスク
206、406 絶縁酸化膜エッチング・マスク
207、407 エミッタ・ウィンドウ(ウェット・エッチング後)
410、510 非シリサイド領域
10 Shallow Trench Isolation (STI)
11 Substrate 12 n-hill (collector area)
13 Collector implantation 14, 17, 18, 25, 38, 41 Photoresist 15a, b, c, d External base implantation 16 External base region 19 Emitter window 20 Insulating SiO 2
21 n-hill side surface 22 SiO 2 thin layer 26 internal base implant 27 internal base region 28 active transistor side surface 29 polysilicon layer 31 depression 32, 34 emitter polysilicon 33 polysilicon thickness 35 spacer 36 source / drain implant 37 Collector region 39 Emitter diffusion region 40, 43 SiO 2 layer 42 Silicide 44 Contact hole 50 Dummy gate polysilicon 101 Collector electrode 102 Base electrode 103 Emitter electrode 104, 304 p-type substrate 105 n-hill (active region)
106 Shallow Trench Isolation (STI)
107 Internal base 108, 308 External base 109, 309, 409 Emitter polysilicon 110 Emitter diffusion region 111 Dummy gate polysilicon 112 n + diffusion region 113 Collector silicide 114, 314 Base silicide 115 Emitter silicide 116, 118 Silicide Blocking oxide film 117 Spacer 119, 319 Peripheral region 120, 320 Transistor central region 201, 201b, 401, 501 Silicide blocking mask 202, 402 n-hill mask 203, 403 Collector n + Implant mask 204, 404 Contact hole mask 205, 405 Dummy polysilicon mask 206, 406 Insulating oxide etching mask 207, 407 Emitter window Copper (after the wet-etching)
410, 510 Non-silicide region

Claims (2)

ラテラル・バイポーラトランジスタと、CMOSトランジスタとが混載された半導体装置であって、
前記ラテラル・バイポーラトランジスタは、
活性領域を囲む素子分離領域に開口されたオープン領域と、
前記オープン領域上に形成されたポリシリコン膜と、
前記ポリシリコン膜から前記活性領域側面への不純物拡散によって形成されたエミッタ拡散層と、
前記素子分離領域上に形成されたダミー・ゲート・ポリシリコン膜と、
前記活性領域上に形成されたコレクタ拡散層領域及びベース拡散層領域と、
前記コレクタ拡散層領域及びベース拡散層領域に直接つながるコレクタ電極及びベース電極と、
前記ポリシリコン膜に直接つながるエミッタ電極と、
前記活性領域及び前記ポリシリコン膜上に形成されるシリサイド領域と、
を備え、
前記ベース拡散層領域は、前記活性領域側面に形成された内部ベースと、前記活性領域上面に形成された外部ベースとを有し、
前記活性領域上においてシリサイドが形成されない非シリサイド領域が、前記ベース拡散層領域と前記コレクタ拡散層領域との間の境界領域と、前記ベース拡散層において外部ベース内でベース電極に向かう方向に沿って延びる前記外部ベースと前記素子分離領域との間の他の境界領域と、前記素子分離領域と前記オープン領域上に形成されたポリシリコン膜との間の他の境界領域と、を有する周辺領域、及び、前記ポリシリコン膜より上部の活性領域の側面に形成されたスペーサで覆われた部分を含むことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a lateral bipolar transistor and a CMOS transistor are mixedly mounted,
The lateral bipolar transistor is
An open region opened in an element isolation region surrounding the active region;
A polysilicon film formed on the open region;
An emitter diffusion layer formed by impurity diffusion from the polysilicon film to the side of the active region;
A dummy gate polysilicon film formed on the element isolation region;
A collector diffusion layer region and a base diffusion layer region formed on the active region;
A collector electrode and a base electrode directly connected to the collector diffusion layer region and the base diffusion layer region;
An emitter electrode directly connected to the polysilicon film;
A silicide region formed on the active region and the polysilicon film;
With
The base diffusion layer region has an internal base formed on a side surface of the active region and an external base formed on the upper surface of the active region,
A non-silicide region in which no silicide is formed on the active region includes a boundary region between the base diffusion layer region and the collector diffusion layer region, and a direction toward the base electrode in the external base in the base diffusion layer . A peripheral region having another boundary region between the external base and the element isolation region extending, and another boundary region between the element isolation region and the polysilicon film formed on the open region, And a semiconductor device including a portion covered with a spacer formed on a side surface of the active region above the polysilicon film .
前記オープン領域上に形成されたポリシリコン膜上においてシリサイドが形成されない非シリサイド領域として、さらに、前記ベース拡散層領域と前記エミッタ拡散層領域との間の他の境界領域を有する周辺領域を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 As a non-silicide region which silicide is not formed in the open polysilicon film formed on a region further comprises a peripheral region having other boundary region between the base diffusion regions and the emitter diffusion layer region The semiconductor device according to claim 1.
JP2010061429A 2010-03-17 2010-03-17 Semiconductor device Expired - Fee Related JP5563340B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010061429A JP5563340B2 (en) 2010-03-17 2010-03-17 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010061429A JP5563340B2 (en) 2010-03-17 2010-03-17 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011210743A JP2011210743A (en) 2011-10-20
JP5563340B2 true JP5563340B2 (en) 2014-07-30

Family

ID=44941533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010061429A Expired - Fee Related JP5563340B2 (en) 2010-03-17 2010-03-17 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5563340B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9478534B2 (en) 2013-10-08 2016-10-25 Globalfoundries Inc. Lateral BiCMOS replacement metal gate
CN108987398B (en) * 2018-09-11 2023-09-12 长鑫存储技术有限公司 Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN111969061A (en) * 2020-08-12 2020-11-20 无锡先仁智芯微电子技术有限公司 LDMOS structure and manufacturing method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223600A (en) * 1999-01-29 2000-08-11 Nec Corp Semiconductor device and its manufacture
EP2224478B1 (en) * 2007-12-20 2018-01-24 Asahi Kasei EMD Corporation Semiconductor device and method for manufacturing the same
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

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011210743A (en) 2011-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5603917B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
KR100918716B1 (en) Semiconductor process and integrated circuit
US6630377B1 (en) Method for making high-gain vertical bipolar junction transistor structures compatible with CMOS process
JP2824263B2 (en) High voltage merged bipolar / CMOS integrated circuit
US7217609B2 (en) Semiconductor fabrication process, lateral PNP transistor, and integrated circuit
US6180442B1 (en) Bipolar transistor with an inhomogeneous emitter in a BICMOS integrated circuit method
US9190501B2 (en) Semiconductor devices including a lateral bipolar structure with high current gains
JP2012028474A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7038249B2 (en) Horizontal current bipolar transistor and fabrication method
US20230411501A1 (en) Fabricating transistors with implanting dopants at first and second dosages in the collector region to form the base region
JP5563340B2 (en) Semiconductor device
US6767797B2 (en) Method of fabricating complementary self-aligned bipolar transistors
JPH10189789A (en) Bipolar transistor and capacitor
US6774455B2 (en) Semiconductor device with a collector contact in a depressed well-region
EP2458623B1 (en) Method of Manufacturing a Bipolar Transistor and Bipolar Transistor
Suligoj et al. Horizontal current bipolar transistor (HCBT) for the low-cost BiCMOS technology
US20030042574A1 (en) Contact structure on a deep region formed in a semiconductor substrate
WO2003043080A1 (en) Lateral pnp transistor device, integrated circuit, and fabrication process thereof
JP2005294324A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140128

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140331

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140610

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140612

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5563340

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees