JPH01230267A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JPH01230267A
JPH01230267A JP5694088A JP5694088A JPH01230267A JP H01230267 A JPH01230267 A JP H01230267A JP 5694088 A JP5694088 A JP 5694088A JP 5694088 A JP5694088 A JP 5694088A JP H01230267 A JPH01230267 A JP H01230267A
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JP
Japan
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mos transistor
base
transistor
type
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JP5694088A
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Inventor
Toshiyuki Okoda
敏幸 大古田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0623Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はバイポーラトランジスタと相補型MOSトラン
ジスタとを同一基板上に集積したBi−CMO3の半導
体集積回路およびその製造方法に関するものである。
(ロ)従来の技術 半導体集積回路の高性能化、高機能化が進む中で、同一
チップ上にアナログ機能とデジタル機能を共存させる複
合デバイスが注目されつつある。
こうした回路機能の要求を実現させる1つの技術が、バ
イポーラトランジスタとMOSトランジスタとを同一半
導体基板上に集積するBi−CMO8技術である。この
技術は、MO8型集積回路の低消費電力、高集積化と、
バイポーラ型集積回路の高速性、電流駆動能力などの両
者の特徴を活かすことのできるものである。
第2図は例えば特開昭59−117150号公報に記載
されているような、代表的な従来のBi−CMO8半導
体装置を示す断面図である。同図において、(31)は
P型半導体基板、(32)は基板(31)全面に積層し
て形成したN型エピタキシャル層、(33)は基板(3
1)表面に形成したN+型埋込層、(34)は基板(3
1)表面に形成したP+型埋込層、(35)ハp”型分
離領域、および(36)はLOc10S酸化膜、(37
)はNPN)−ランジスタ(邦)のP型ベース領域、(
39)は同じくNPNトランジスタ(赴)のN9型エミ
ツタ領域、(40)はN”型コレクタコンタクト領域、
(41)はゲート酸化膜、(42〉はゲート電極、(4
3)はPチャンネル型MOSトランジスタ(44)のP
型ソース・ドレイン領域、(45)はNチャンネル型M
OSトランジスタ(並)のP型ウェル領域、(47)は
Nチャンネル型MO8I−ランジスタのN型ソース・ド
レイン領域である。
(ハ〉発明が解決しようとする課題 以上の如き構成のBi−CMO5半導体装置に於いて、
同じり。を得るのに前記ベース領域(37)を低濃度で
深く形成した場合は、実効的なベース幅W、を広く設定
することができる。一方h□のバラツキはベース領域(
37)の拡散深さに対するエミッタ領域(39)の拡散
深さの比で決まるので、拡散深さのばらつき幅が同じで
あれば、実効ベース幅の広い方がbitのバラツキは小
さくなる。ただしこの反面低濃度であるためベース抵抗
が大きくなる問題を有している。
一方、P型ソース・ドレイン領域(43)を形成すると
同時にベース領域(37)を形成し、N型ソース・ドレ
イン領域(47)を形成すると同時にエミッタ領域(3
9)を形成する技術があるが、前記ベース領域(37)
と前記エミッタ領域(39)の拡散深さが違うので、N
チャンネル型MO8)−ランジスタ(観)とPチャンネ
ル型MOSトランジスタ(4A)のチャンネル長等が違
って来る。従ってgmや容量等が変化し、夫々の特性が
変化する問題点を有している。
(ニ)課題を解決するための手段 縦型トランジスタ(聾)のベース領域(10)内に設け
られるベース・コンタクト領域(18〉と一導電チャン
ネル型MOSトランジスタ(旦)のソース・ドレイン領
域(13)とを同時に形成し、且つ前記縦型トランジス
タ(坪)のエミッタ領域(11)と逆導電チャンネル型
MO8)−ランジスタ(2)のソース・ドレイン領域(
17)とを同時に形成することで、前記問題点を解決す
るものである。
(ホ)作用 前述の如く、ベース領域(10)の表面にベース・コン
タクト領域(18)を設けることでベース抵抗は減少し
、トランジスタ動作に必要なエミッタ領域(11)直下
のベース領域の不純物濃度は変化しないので、h□は変
化しない。
また前記ベース・コンタクト領域〈18)と前記一導電
チャンネル型MOSトランジスタ(ρ)のソース・ドレ
イン領域(13)を同時に形成し、このコンタクト領域
(18)とエミッタ領域(11)との拡散深さを同じと
すれば、両方のMOSトランジスタ<旦)。
(Z)のチャンネル長および容量等が近い値となり夫々
のトランジスタの形状が同一となる。
(へ)実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳述する。
第3図は、本発明による半導体集積回路の製造方法で製
造した装置の断面図を示し、P型の半導体基板(1)と
、この半導体基板(1)上全面に積層したN型のエピタ
キシャル層(2)と、前記半導体基板(1)表面に設け
た複数個のN”型およびP“型の埋込層(3) 、 (
4)と、バイポーラ素子形成予定領域に対応するN+型
の埋込層(3)を囲み前記エピタキシャル層(2)を貫
通したP1型の分離領域(5)と、MOSトランジスタ
(6) 、 (7)を夫々分離する前記エピタキシャル
層(2)上に形成したLOGO5酸化膜(8)と、前記
分離領域(5)によって島状に形成したアイランド(9
)と、このアイランド(9)をコレクタとし前記アイラ
ンド(9)表面に形成したP−型のベース領域(10)
およびこのベース領域(10)表面に形成したN型のエ
ミッタ領域(11)とで成る縦型バイポーラトランジス
タ(粟)と、前記LOGO8酸化膜(8)で囲まれた前
記エピタキシャル層(2)表面に形成したP型のソース
・ドレイン領域(13)および前記エピタキシャル層(
2)表面のゲート絶縁膜(14〉上に形成したゲート電
極(15)とで成るPチャンネル型MOSトランジスタ
(すと、前記LOGO8酸化膜<8)で囲まれ前記エピ
タキシャルに!t (2)表面に形成したP型ウェル領
域(16)およびこのウェル領域(16)に形成したN
型のソース・ドレイン領域(17)と前記エピタキシャ
ル層(2)表面のゲート絶縁膜(14)上に形成したゲ
ート電極(15)とで成るNチャンネル型MOSトラン
ジスタ(Z)とより成り、 更に、P型のソース・ドレイン領域(13)と同時に形
成されるベース・コンタクト領域(18)とで構成され
ている。
次に本発明の半導体集積回路の製造方法を第1図A乃至
第1図Gを参照しながら詳述する。
先ず第1図Aに示す如く、不純物濃度が11016at
o/cm’程度のP型シリコン半導体基板(1)の表面
に熱酸化膜を形成した後、N1型埋込層(3)の形成予
定領域上の熱酸化膜を周知のホトエツチング技術で開孔
した後、この間孔部を介してN型の不純物(アンチモン
やヒ素)をドープする。続いて基板(1)表面上熱酸化
膜における、P+型の埋込層(4)とP0型の分離領域
(5)の下側拡散層り21)の形成予定領域に対応する
領域を開孔し、この間孔部を介してP型の不純物(例え
ばボロン)をドープする。
ここで前記分離領域<5)の下側拡散層(21)は、バ
イポーラ素子を接合分離するものであり、N+型の埋込
層(3)を囲んで形成され、MOSトランジスタに対応
するN+型の埋込層(3)とP”型の埋込層り4)は、
寄生防止をするものである。
次に第1図Bに示す如く、前記半導体基板(1)上に周
知の気相成長法によってN型のエピタキシャル層(2)
を積層する。
ここでエピタキシャル層(2)を積層する前に、この基
板(1)表面にある熱酸化膜等をすべて除去し、このエ
ピタキシャル層(2)の厚さは5〜10μm、比抵抗1
〜5Ω・σとし、エピタキシャル層(2)の形成中には
、先ずドープした不純物の再拡散が普通に行なわれてい
る。
次に第1図Cに示す如く、前記エピタキシャル層(2)
表面のP+型埋込層(4)に対応する領域に、Nチャン
ネル型MOSトランジスタ(7)用のP型ウェル領域(
16)を形成する不純物(例えばボロン)を、周知の方
法で選択的にイオン注入等の方法でドープする。
ここでイオン注入の条件は、加速電圧80〜100Ke
V、  ドーズ量1011〜10I3crIl−s程度
で、適宜選択する。
続いて第1図りに示す如く、基板(1)全体を熱処理し
て先にドープしたボロンをドライブインする。
従って前記下側拡散層(21)は、前記エピタキシャル
層(2)の半分以上まで上方拡散し、前記ウェル領域(
16)は、前記P+型埋込層(4)に到達するように下
方拡散される。
次に第1図Eに示す如く、先ず前記エピタキシャル層(
2)表面の前記分離領域(21)の上側拡散層(22)
に対応する領域に、前記上側拡散層(22)を形成する
不純物(例えばボロン)をドープする。
そして前記エピタキシャル層(2)表面に熱酸化膜とシ
リコン窒化膜を順次積層し、このシリコン窒化膜をバタ
ーニングしてLOGO8酸化膜り8)を形成するために
耐酸化マスクを形成し、例えば温度1000’C,We
t O,の酸化性雰囲気内でLOGO5酸化膜(8)を
形成する。更に前記熱酸化膜とシリコン窒化膜を除去し
てエピタキシャル層(2)を露出し、再度ゲート酸化膜
(14)となる熱酸化膜を形成し、レジストマスクを介
してイオン注入法でベース領域(10〉を形成する。
ここでイオン注入条件は、ボロンをドース量10 ”〜
I Q I′am−”、加速電圧30〜40KeVで処
理される。そしてドライブインされ第1図Eの如き構成
となる。一方このベース領域(10〉は、ここの工程で
はなく第1図Cでウェル領域(16)を形成する不純物
をドープする時に、ベース領域(10)を形成する領域
に不純物をドープしても良い。更には、第1図Cの工程
に於いて前記上側拡散ff(22)に対応する領域に不
純物であるボロン(B)をドープしておき、第1図りの
ドライブインで、ウェル領域(16)を前記P+型埋込
層(4)に到達させ、更には、前記上側拡散層(22)
および下側拡散層(21)を拡散して、アイランド領域
(9)を形成しても良い。
更に第1図Fに示す如く、CVD法によってノンドープ
の多結晶シリコン層を2500〜So。
0人の厚さで積滞し、更にこの多結晶シリコン層にリン
を所定の濃度までドープし、これをPチャンネル型MO
Sトランジスタ(6)およびNチャンネル型MO5I−
ランジスタ(7)のゲート電極(15)とする。ここで
はシート抵抗が約20Ω/口で、このゲート電極(15
〉は、プラズマエツチングにより選択除去される。更に
ブロッキングマスクを基板全体に塗布し、前記ベース領
域(10〉内のコンタクト領域(18)と、Pチャンネ
ル型MO8)−ランジスタ(す領域のソース・ドレイン
領域(13)にボロンをイオン注入する。
従って前記P型のベース・コンタクト領域(18)が形
成され、またPチャンネル型MOSトランジスタ(すの
ソース・ドレイン(13)が形成される。
最後に第1図Gに示す如く、前工程と同じようにブロッ
キングマスクを形成し直し、エミッタ領域(11)、コ
レクタコンタクト領域(23)およびNチャンネル型M
O5)ランジスタ(Z)領域のみを除去して、N型不純
物であるリンをイオン注入する。
従ってエミッタ領域(11)、コレクタコンタクト領域
(23)およびNチャンネル型MOSトランジスタ(7
)のソース・ドレイン領域(17)が形成される。
また図示していないがこの後縦型トランジスタの電極が
形成される。
本工程の最も特徴とする所は、P型のベース・コンタク
ト領域<18)とPチャンネル型MOSトランジスタ(
すのソース・ドレイン領域(13)とを同時に形成し、
前記エミッタ領域(11)とNチャンネル型MOSトラ
ンジスタ(Z)のソース・ドレイン領域(17)とを同
時に形成することにある。
先ず第1に、P型のベース・コンタクト領域(18)は
、ベース領域(10)の表面領域のみに形成されるので
、ベース抵抗を低下させることができ、しかもトランジ
スタの動作領域となるエミッタ領域(11)直下のベー
ス領域は、低濃度のままであるのでり、アはほとんど変
化しない。
第2に、エミッタ領域り11)とベース・コンタクト領
域(18)とは拡散深さが同じであるので、前記Pチヘ
・ンネル型MOSトランジスタ(6〉およびNチャンネ
ル型MOSトランジスタ(7)のゲート長および容量は
近い値となり、夫々のトランジスタが同じ形状に形成で
きる。
〈ト)発明の効果 以上の説明からも明らかな如く、トランジスタとして動
作するエミッタ領域(11)の真下は低濃度であり、し
かもベース・コンタクト領域(18)が形成されるので
、ベース抵抗が小さく、しかもhFEのバラツキが少な
い半導体集積回路が実現できる。
更には、ベース・フンタクト領域(18)とPチャンネ
ル型MOSトランジスタ(q)のソース・ドレイン領域
(13)、エミッタ領域(11〉とNf〜ンネル型MO
Sトランジスタ(2)のソース・ドレイン領域(17)
とを夫々共用することで、夫々のゲート長および容量等
が近い値で且つ形状が同一となり、しかも工程数が短か
くなるので低コスト化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図A乃至第1図Gは、本発明の半導体集積回路の製
造方法を示す断面図、第2図は、従来の半導体集積回路
の断面図、第3図は、本発明の製造方法で製造した半導
体集積回路の断面図である。 (1)・・・半導体基板、 (2)・・・エピタキシャ
ル層、(3) 、 (4>・・・埋込層、 り5)・・
・分離領域、 (q)。 す)・・・MOSトランジスタ、 (8)・・・LOG
O5酸化膜、 (10)・・・ベース領域、 (11)
・・・エミッタ領域、 (12)−・・バイポーラトラ
ンジスタ、(13)。 (17)・・・ソース・ドレイン領域、(18)−・・
ベース・コンタクト領域。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型の半導体基板表面に逆導電型の埋込層と
    、縦型トランジスタに対応する逆導電型の埋込層を囲ん
    で一導電型の分離領域の下側拡散層を形成する領域を含
    む一導電型の埋込層とを形成する2種類の不純物をドー
    プする工程と、 前記基板上に逆導電型のエピタキシャル層を形成する工
    程と、 前記半導体基板内にウェル領域と、下側拡散層および上
    側拡散層より囲まれて形成されるアイランド領域とを形
    成する工程と、 前記エピタキシャル層表面のアイランド領域に縦型トラ
    ンジスタの一導電型のベース領域を形成する工程と、 前記エピタキシャル層表面および前記ウェル領域に夫々
    一導電チャンネル型MOSトランジスタおよび逆導電チ
    ャンネル型MOSトランジスタのゲート電極を形成する
    工程と、 前記一導電チャンネル型MOSトランジスタおよび逆導
    電チャンネル型ゲート電極をマスクとして夫々一導電型
    および逆導電型の不純物をイオン注入し、夫々一導電チ
    ャンネル型MOSトランジスタのソース・ドレイン領域
    と逆導電チャンネル型MOSトランジスタのソース・ド
    レイン領域を形成すると共に、 前記一導電チャンネル型MOSトランジスタのソース・
    ドレイン領域の形成と同時に前記縦型トランジスタのベ
    ース領域に一導電型のベース・コンタクト領域を形成し
    、且つ前記逆導電チャンネル型MOSトランジスタのソ
    ース・ドレイン領域の形成と同時に前記縦型トランジス
    タのエミッタ領域を形成する工程とを具備することを特
    徴とする半導体集積回路の製造方法。
  2. (2)縦型トランジスタの一導電型のベース領域を形成
    すると同時に逆導電チャンネル型MOSトランジスタの
    ウェル領域を形成する請求項(1)記載の半導体集積回
    路の製造方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61276359A (ja) * 1985-05-31 1986-12-06 Nec Corp 半導体装置およびその製造方法
JPS6257241A (ja) * 1985-09-06 1987-03-12 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置

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