JPH0330431A - バイポーラ半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

バイポーラ半導体装置およびその製造方法

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JPH0330431A
JPH0330431A JP16774589A JP16774589A JPH0330431A JP H0330431 A JPH0330431 A JP H0330431A JP 16774589 A JP16774589 A JP 16774589A JP 16774589 A JP16774589 A JP 16774589A JP H0330431 A JPH0330431 A JP H0330431A
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JP
Japan
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electrode
capacitor
film
silicon film
polycrystalline silicon
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JP16774589A
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Hiroshi Katakura
洋 片倉
Akinori Tawara
田原 昭紀
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 口既要] コンデンサを併設したベース引出し電橋形バイポーラ半
導体装置とその製造方法に関し、製造工程を簡単化し、
且つ、キャパシタを出来るだけ大容量化することを目的
とし、 ベース引出し電極とキャパシタの下部電極とを同時に被
着した多結晶シリコン膜によって構成し、前記ベース引
出し電極上の絶縁膜と前記キャパシタの下部電極上の誘
電体膜とを同時に構成し、且つ、エミッタ電極と前記キ
ャパシタの上部電極とを同時に被着した多結晶シリコン
膜によって構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に、コンデン
サを併設したベース引出し電極形バイポーラ半導体装置
とその製造方法に関する。
最近、IC,LSIなどの半導体装置は微細化して高速
化する方向に技術開発が進められているが、一方、これ
らICに併設されるコンデンサは大きな容量のものが望
まれており、そのため、−層の検討が望まれている。
[従来の技術] 第4図は従来のバイポーラ半導体装置の構造断面図(コ
ンデンサを併設したベース引出し電極形バイポーラ半導
体素子の構造断面図)を示しており、図中の記号1はp
型シリコン基板、2はU溝からなる素子分離帯、3はn
゛型埋没層、4はn型コレクタ層(エピタキシャル成長
層)、5はp型ベース層、6は多結晶シリコン膜からな
るベース引出し電極、7はn゛型エミッタ層、8は厚い
5ift  (酸化シリコン)膜からなるフィールド絶
縁膜、9はキャパシタ、 91はキャパシタのアルミニ
ウム膜からなる下部電極、92は誘電体膜、93はキャ
パシタのアルミニウム膜からなる上部電極。
Cは多結晶シリコン膜CI+ アルミニウムDec、か
らなるコレクタコンタクト電極、Bはアルミニウム膜か
らなるベース電極、Eは多結晶シリコン膜E、。
アルミニウム膜E2からなるエミッタ電極である。
[発明が解決しようとする課題] ところで、上記した多結晶シリコンからなるベース引出
し電極形バイポーラ半導体装置に併設されるコンデンサ
は、半導体素子部分を始めに形成し、次に、キャパシタ
を形成する方法が採られており、この後者のキャパシタ
の形成には多層配線を設けるICでは、その多層配線の
アルミニウム膜や眉間絶縁膜の形成と同時にキャパシタ
を形成できるから工程が増加する問題はないが、多層配
線を設けない構造の半導体装置においては、特にキャパ
シタの形成工程を追加する必要があって、製造工程が多
くかかり、しかも、マスクの枚数も増えて、工数や材料
費が嵩む欠点がある。
また、半導体装置に併設するコンデンサは電源電圧の安
定供給のために使用したり、また、スピードアップコン
デンサとして使用するためのもので、出来るだけ大きな
容量のものが望まれている。
しかし、従来のキャパシタ9はアルミニウム膜91、9
3の間に5iOt膜からなる誘電体膜92を挟持する構
造であって、特に多層配線を設けて、それと同時にキャ
パシタを形成する構造の半導体装置の場合にはその容量
増加にも限度がある。
本発明はこれらの問題点を解消ないし低減させて、製造
工程を簡単化し、且つ、キャパシタを出来るだけ大容量
化することを目的としたベース引出し電極形バイポーラ
半導体装置とその製造方法を提案するものである。
[課題を解決するための手段] その課題は、ベース引出し電極とキャパシタの下部電極
とを同時に被着した多結晶シリコン膜によって構成し、
ベース引出し電極上の絶縁膜とキャパシタの誘電体膜と
を同時に構成し、且つ、エミッタ電極とキャパシタの上
部電極とを同時に被着した多結晶シリコン膜によって構
成したバイポーラ半導体装置によって解決される。
また、その製造方法としては、一導電型半導体基板上に
異種導電型埋没層を介して異種導電型コレクタ層を成長
し、該異種導電型コレクタ層上に選択的にベース形成領
域とコレクタコンタクト形成領域とを露出させたフィー
ルド絶縁膜を形成する工程、次いで、一導電型不純物を
ドープした第1の多結晶シリコン膜を選択的に形成して
該第1の多結晶シリコン膜からなるベース引出し電極と
キャパシタの下部電極とを同時に形成する工程、次いで
、上面に絶縁膜を形成し、該絶縁膜をベース引出し電極
上に残存させ、前記キャパシタの下部電橋上に誘電体と
して形成する工程、次いで、前記絶縁膜を介して異種導
電型不純物をドープした第2の多結晶シリコン膜を形成
して、該第2の多結晶シリコン膜からなるエミッタ電極
および前記キャパシタの上部電極を形成する工程からな
ることを特徴とする。
[作用] 即ち、本発明は半導体素子部分を形成する際、キャパシ
タ部分を同時に形成する構造は製法であり、ベース引出
し電極と下部電極、絶縁膜と誘電体膜、エミッタ電極と
上部電極を同時に構成するものである。
そうすれば、多層配線の形成に無関係にキャパシタ部分
を形成することができ、しかも、微細に形成する半導体
素子部分の絶縁膜(誘電体膜)は従来より薄くできるか
ら、キャパシタの大容量化に役立つ。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図は本発明にかかるバイポーラ半導体装置の構造断
面図(コンデンサを併設した多結晶シリコンからなるベ
ース引出し電極形バイポーラ半導体素子の構造断面図)
を示し、記号11はp型シリコン基板、12はU溝から
なる素子分離帯、13はn°型埋没層、14はn型コレ
クタ層(エピタキシャル成長層)、15はp型ベース層
、16はベース引出し電極、17はn”型エミツタ層、
18は厚いSigh膜からなるフィールド絶縁膜、 1
9は5i02膜、20はキャパシタ、21はキャパシタ
の下部電極、22はSiO□膜からなる誘電体膜、23
はキャパシタの上部電極、Cは多結晶シリコン膜C++
 アルミニウム膜C2からなるコレクタコンタクト電極
、Bはアルミニウム膜からなるベース電極、Eは多結晶
シリコン膜El+ アルミニウム膜E2からなるエミッ
タ電極である。
且つ、キャパシタの下部電極21とベース引出し電極1
6とは同一の第1の多結晶シリコン膜によって形成して
おり、また、キャパシタの誘電体膜22と絶縁膜のSi
O□膜19とは同一の5iOt膜から形成しており、更
に、キャパシタの上部電極23とエミッタ電極の多結晶
シリコン膜E、およびコレクタコンタクト電橋の多結晶
シリコン膜CIとは同一の第1の多結晶シリコン膜から
形成している。
従って、半導体素子部分と同時にキャパシタ部分を形成
することができて、製造工程が簡単化される。しかも、
そうすれば、従来よりも誘電体膜22を薄く形成できて
キャパシタの容量を大きくできる。
第2図はキャパシタの容量値の比較図を示しており、同
図(a)は従来のキャパシタ9で、下部電極91、下部
電極93はアルミニウム膜から構成され、Sin、膜か
らなる誘電体膜92の膜厚は0.5μm程度である。同
図(b)は本発明にかかるキャパシタ20を図示し、下
部電極21.上部電極23は多結晶シリコン膜から構成
され、Sin、膜からなる誘電体膜22の膜厚は厚(で
も0.3μm程度になる。
容量C=ε。ε、 /d −F/μm=−0,0088
514(fF/ u m)  X3.9 / d但し、
ε0は真空誘電率、ε1はStow誘電率dは誘電体の
膜厚 からなる式で従来のキャパシタ9の容量を計算すると6
.9 x 10−’pF/ p m ” ニなり、マタ
、本発明にかかるキャパシタ20の容量を計算すると1
.15X10”’ρF/μmzになる。従って、本発明
にががるキャパシタの容量が2倍程度大きくできる。絶
縁耐圧を勘案すれば、誘電体膜22の膜厚を0.1〜0
゜2μm程度にも薄くできるから、更に容量を大きくす
ることもできる。
次に、第3図(a)〜(d)は本発明にががる製造方法
の工程順断面図を示しており、順を追って説明すると、 第3図(a)参照;まず、p型シリコン基板ll上にn
゛型埋没層13を介してn型コレクタN14をエピタキ
シャル成長し、そのn型コレクタ層14にU溝からなる
素子分離帯12を形成した後、LOCO3法によって選
択的に厚いSiO□膜18(フィールド絶縁膜)を形成
する。基板の露出部分はベース形成領域31とコレクタ
コンタクト形成領域32である。
第3図(b)参照;次いで、化学気相成長(CVD)法
によってノンドープ多結晶シリコンll*33(膜厚3
000 A程度:第1の多結晶シリコン膜)を被着し、
更に、その上にSiO□膜34(膜厚3000人程度2
を被着して、次に、フォトプロセスを用いて同時にパタ
ーンニングしてベース引出し電極となる部分とキャパシ
タの下部電極となる部分を形成する。更に、硼素(B゛
)イオンを注入してノンドープ多結晶シリコン膜33を
p型ドープ多結晶シリコン膜からなるベース引出し電極
16とp型ドープ多結晶シリコン膜からなるキャパシタ
の下部電極21にする。また、下部電極21上のS’x
Ot膜34は誘電体膜22となるものである。尚、この
時、コレクタコンタクト形成領域32はマスク(図示せ
ず)しておき、p型ベース引出し°電極16の中央部(
ベース形成領域31の中央部)は露出させて硼素イオン
を注入して、後工程の熱処理によってベース領域とする
第3図(C)参照;次いで、温度800〜900℃で熱
処理してp型ベース領域15を画定するが、その時、露
出したベース引出し電極16.下部電極21.コレクタ
コンタクト形成領域32の表面には5iOz膜35が形
成される。
第3図(di参照;次いで、CVD法によってノンドー
プド多結晶シリコン膜36(膜厚1000人程度2第2
の多結晶シリコン膜)を被着し、更に、フォトプロセス
を用いてパターンニングし、これにイオン注入法によっ
て砒素(As” )をドープしてエミッタ電極E+とな
る部分、キャパシタの上部電極23となる部分、コレク
タコンタクト電極C1となる部分を形成する。更に、こ
れを熱処理すると、ベース領域に拡散してn型エミッタ
領域17が画定される。
上記が本発明にかかる製造方法であり、この製造方法は
ベース領域に対しSing膜35全35てエミッタ領域
をセルファラインで形成する製法である。しかし、その
他の製造方法として、ベース領域に対しフォトプロセス
を用いてエミッタ領域を形成する方法を採ることもでき
、そのような製造方法にも本発明を適用することができ
る。
このような本発明にかかる製法によれば、ベース引出し
電橋型半導体装置の半導体素子部分とキャパシタ部分を
同時に形成することができ、従って、多層配線の形成に
関係なくキャパシタ部分を形成することができ、しかも
、キャパシタの容量を一層大きくすることができる。
なお、上記の製造方法においてCVD法で被着する5i
Otll!34はキャパシタの容量を勘真して膜厚を調
整することができ、また、SiO□膜ではなく他の1d
A縁膜を被着させることもできる。更に、上記の製造方
法においては、多結晶シリコン膜33(第1の多結晶シ
リコン膜)とStow膜34とを同時にCVD法によっ
て被着したが、それぞれ別々に被着してパターンニング
してもよく、また、多結晶シリコン膜33を熱処理して
、上面に5iozlFJを熱生成させても良い。いずれ
も半導体素子部分とキャパシタ部分を同時に形成するこ
とが可能な製法である。
[発明の効果] 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明にかか
るバイポーラ半導体装置とその製造方法によれば形成方
法が簡単化して、且つ、キャパシタの容量を増大させる
ことができ、従って、ICを高品質化して、しかも、低
コストで製造することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかるバイポーラ半導体装置の構造断
面図、 第2図はキャパシタの容量値の比較図、第3図(a)〜
+d+は本発明にかかる製造方法の工程順断面図、 第4図は従来のバイポーラ半導体装置の構造断面図であ
る。 図において、 11はp型シリコン基板、 12は素子分離帯、 13はn゛型埋没層、 14はn型コレクタ層、 L5はp型ベース層、 16はベース引出し電極、 17はn゛型エミッタ層、 18はSin、膜(フィールド絶縁膜)、20はキャパ
シタ、 21はキャパシタの下部電極、 22はキャパシタの誘電体膜、 23はキャパシタの上部電極、 Bはベース電極、 Eはエミッタ電極、 Cはコレクタコンタクトを極、 Elはエミッタ電極の多結晶シリコン膜、C,はコレク
タコンタクト電極の多結晶シリコン膜、33は多結晶シ
リコン膜(第1の多結晶シリコン膜)、 34は3iozll、 36は多結晶シリコン膜く第2の多結晶シリコン111
[)、 を示している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ベース引出し電極とキャパシタの下部電極とを同
    時に被着した多結晶シリコン膜によつて構成し、前記ベ
    ース引出し電極上の絶縁膜と前記キャパシタの下部電極
    上の誘電体膜とを同時に構成し、且つ、エミッタ電極と
    前記キャパシタの上部電極とを同時に被着した多結晶シ
    リコン膜によつて構成したことを特徴とするバイポーラ
    半導体装置。
  2. (2)一導電型半導体基板上に異種導電型コレクタ層を
    成長し、該異種導電型コレクタ層上に選択的にベース形
    成領域とコレクタコンタクト形成領域とを露出させたフ
    ィールド絶縁膜を形成する工程、次いで、一導電型不純
    物をドープした第1の多結晶シリコン膜を選択的に形成
    して該第1の多結晶シリコン膜からなるベース引出し電
    極とキャパシタの下部電極とを同時に形成する工程、 次いで、上面に絶縁膜を形成し、該絶縁膜をベース引出
    し電極上に残存させ、且つ、前記キャパシタの下部電極
    上に誘電体として残存させる工程、次いで、前記絶縁膜
    を介して異種導電型不純物をドープした第2の多結晶シ
    リコン膜を形成して、該第2の多結晶シリコン膜からな
    るエミッタ電極および前記キャパシタの上部電極を形成
    する工程が含まれてなることを特徴とするバイポーラ半
    導体装置の製造方法。
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