JPH0351309B2 - - Google Patents
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- JPH0351309B2 JPH0351309B2 JP59232708A JP23270884A JPH0351309B2 JP H0351309 B2 JPH0351309 B2 JP H0351309B2 JP 59232708 A JP59232708 A JP 59232708A JP 23270884 A JP23270884 A JP 23270884A JP H0351309 B2 JPH0351309 B2 JP H0351309B2
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- polycrystalline silicon
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- gate
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- bipolar
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8248—Combination of bipolar and field-effect technology
- H01L21/8249—Bipolar and MOS technology
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコンゲートMOS型電界効果トラ
ンジスタ（以下MOSFETと記す）とバイポーラ
トランジスタを同一基板上に形成した複合半導体
装置に関するものである。
ンジスタ（以下MOSFETと記す）とバイポーラ
トランジスタを同一基板上に形成した複合半導体
装置に関するものである。
バイポーラトランジスタの相補型MOS電界効
果トランジスタ（以下、CMOSFETと記す）を
同一基板上に形成した集積回路（以下、Bi−CM
−OSICと記す）はCMOSFETの低消費電力動作
と、バイポーラトランジスタの高速動作、高駆動
能力を同時に得ることから近年多くの試みが報告
されている。しかしながら、最近のMOSLSIの
微細加工技術等の進歩によりCMOSFETの高集
積化が進んでいるのに対して、Bi−CMOSICに
於けるバイポーラの微細化、高速化はMOS素子
に比べて遅れているのが現状である。
果トランジスタ（以下、CMOSFETと記す）を
同一基板上に形成した集積回路（以下、Bi−CM
−OSICと記す）はCMOSFETの低消費電力動作
と、バイポーラトランジスタの高速動作、高駆動
能力を同時に得ることから近年多くの試みが報告
されている。しかしながら、最近のMOSLSIの
微細加工技術等の進歩によりCMOSFETの高集
積化が進んでいるのに対して、Bi−CMOSICに
於けるバイポーラの微細化、高速化はMOS素子
に比べて遅れているのが現状である。
従来報告されているシリコンゲートBi−
CMOSIC製造プロセスの一例により形成したBi
−CMOS素子の断面図を第２図に示す。製造工
程を順に追つて説明すると、Ｐ型シリコン基板１
にN+型埋込領域２、P+型埋込領域３を形成し、
Ｎ型エピタキシヤル層４を成長する。次に、
NMOSFETを形成する領域と、バイポーラ素子
分離領域にＰウエル領域５を形成した後、所定の
形状をしたシリコン窒化膜を形成し、この窒化膜
をマスクに素子分離用酸化膜６を形成する。次
に、バイポーラトランジスタのベース領域７、ゲ
ート酸化膜８を形成後、ゲート多結晶シリコン９
を形成し、PMOSFETのソース・ドレイン領域
１０をセルフア・ラインにより形成する。次に、
バイポーラトランジスタのエミツタ領域１１と
NMOSFETのソース、ドレイン領域１２を同時
に形成する。次いで、絶縁膜層１３を形成後、コ
ンタクト窓、アルミ配線１４を形成する。
CMOSIC製造プロセスの一例により形成したBi
−CMOS素子の断面図を第２図に示す。製造工
程を順に追つて説明すると、Ｐ型シリコン基板１
にN+型埋込領域２、P+型埋込領域３を形成し、
Ｎ型エピタキシヤル層４を成長する。次に、
NMOSFETを形成する領域と、バイポーラ素子
分離領域にＰウエル領域５を形成した後、所定の
形状をしたシリコン窒化膜を形成し、この窒化膜
をマスクに素子分離用酸化膜６を形成する。次
に、バイポーラトランジスタのベース領域７、ゲ
ート酸化膜８を形成後、ゲート多結晶シリコン９
を形成し、PMOSFETのソース・ドレイン領域
１０をセルフア・ラインにより形成する。次に、
バイポーラトランジスタのエミツタ領域１１と
NMOSFETのソース、ドレイン領域１２を同時
に形成する。次いで、絶縁膜層１３を形成後、コ
ンタクト窓、アルミ配線１４を形成する。
以上、シリコンゲートBi−CMOS製造プロセ
スの一例を示したが、この方法によると
NMOSFETのソース・ドレイン領域と、バイポ
ーラトランジスタのエミツタ領域を同時に形成す
るための工程の簡略化になつているが、このエミ
ツタ領域上には、MOS素子との関係で絶縁膜層
１３が形成されるため、エミツタをアルミニウム
配線で引き出す際にコンタクト窓を開口する必要
が生じる。この時、エミツタ形成時のリングラフ
イー工程と、コンタクト窓開口時のリングラフイ
ー工程とにマスク合わせ時のズレを見込む必要が
あり、エミツタ領域は、このマスク合わせズレを
見込んだ大きさにしなければならず、微細化、高
速化には不向きである。
スの一例を示したが、この方法によると
NMOSFETのソース・ドレイン領域と、バイポ
ーラトランジスタのエミツタ領域を同時に形成す
るための工程の簡略化になつているが、このエミ
ツタ領域上には、MOS素子との関係で絶縁膜層
１３が形成されるため、エミツタをアルミニウム
配線で引き出す際にコンタクト窓を開口する必要
が生じる。この時、エミツタ形成時のリングラフ
イー工程と、コンタクト窓開口時のリングラフイ
ー工程とにマスク合わせ時のズレを見込む必要が
あり、エミツタ領域は、このマスク合わせズレを
見込んだ大きさにしなければならず、微細化、高
速化には不向きである。
又、バイポーラトランジスタの高速化のため、
浅い接合の形成が必須であるが、この浅い接合と
配線材料とのコンタクトが問題となる。例えば、
配線材料としてアルミニウムを用いた場合、熱処
理工程により、コンタクト部分のアルミニウムが
半導体中に侵入し、接合破壊や、アロイスパイク
をひきおこすことが知られている。
浅い接合の形成が必須であるが、この浅い接合と
配線材料とのコンタクトが問題となる。例えば、
配線材料としてアルミニウムを用いた場合、熱処
理工程により、コンタクト部分のアルミニウムが
半導体中に侵入し、接合破壊や、アロイスパイク
をひきおこすことが知られている。
上述した様な欠点の解決案の一例として第３図
に示す様に、MOSFETに用いたゲート多結晶シ
リコンをエミツタ拡散窓上に形成し、この多結晶
シリコン層を介してエミツタを形成する方法が提
案されている。この方法によれば、エミツタ拡散
窓上に多結晶シリコン層があるため、エミツタ領
域自身はマスク合わせズレを見込む必要がなく、
エミツタ領域はそのプロセスの最小寸法とするこ
とが可能であり、バイポーラ素子の高性能化が期
待出来、同時にエミツタ上に多結晶シリコン層が
あるため、配線材料とのコンタクトの時に生じる
接合破壊や、アロイスパイク時の問題もなくなる
という利点がある。
に示す様に、MOSFETに用いたゲート多結晶シ
リコンをエミツタ拡散窓上に形成し、この多結晶
シリコン層を介してエミツタを形成する方法が提
案されている。この方法によれば、エミツタ拡散
窓上に多結晶シリコン層があるため、エミツタ領
域自身はマスク合わせズレを見込む必要がなく、
エミツタ領域はそのプロセスの最小寸法とするこ
とが可能であり、バイポーラ素子の高性能化が期
待出来、同時にエミツタ上に多結晶シリコン層が
あるため、配線材料とのコンタクトの時に生じる
接合破壊や、アロイスパイク時の問題もなくなる
という利点がある。
しかしながら上述した例の様な構造にすると、
以下に示す様欠点が生じる。先ず、ゲート多結晶
シリコンと、エミツタ上の多結晶シリコンを同時
に形成するため、ゲート多結晶シリコンの抵抗を
低くするために行なわれる不純物ドープを、例え
ばリンの拡散により形成すると、リンの拡散係数
が大きいため、エミツタが深く拡散され、接合容
量の増加等によりバイポーラトランジスタの特性
が劣化してしまう。次に不純物をひ素とした場
合、例えばひ素イオンを１×1016cm-2全面に打込
んだ場合を考えると、多結晶シリコンの抵抗を下
げるためには高温長時間の熱処理を必要とし、
又、ゲート多結晶シリコン層は、MOSトランジ
スタの製造上の問題から薄くすることが出来ない
ため、多結晶シリコンの抵抗は十分には下らな
い。例えば、ゲート多結晶シリコン層の厚さを
0.4μｍとし、熱処理を1000℃15分行なうと、多結
晶シリコンの抵抗は100Ω／□と大きな値になつ
てしまう。又、PMOSFET上の多結晶シリコン
層は、高濃度のホウ素がイオン注入されるため、
多結晶シリコン層の抵抗はより大きくなつてしま
い、CMOS部の動作速度が低下してしまう。又、
エミツタ上にも抵抗の高い多結晶シリコン層があ
るため、エミツタ抵抗も増加し、ベースコンタク
トを開口する時に生じるマスク合わせズレをベー
ス領域に考慮する必要があり、ベース領域が大き
くなつてしまう等により、バイポーラ素子も思う
ような特性向上が望めない。
以下に示す様欠点が生じる。先ず、ゲート多結晶
シリコンと、エミツタ上の多結晶シリコンを同時
に形成するため、ゲート多結晶シリコンの抵抗を
低くするために行なわれる不純物ドープを、例え
ばリンの拡散により形成すると、リンの拡散係数
が大きいため、エミツタが深く拡散され、接合容
量の増加等によりバイポーラトランジスタの特性
が劣化してしまう。次に不純物をひ素とした場
合、例えばひ素イオンを１×1016cm-2全面に打込
んだ場合を考えると、多結晶シリコンの抵抗を下
げるためには高温長時間の熱処理を必要とし、
又、ゲート多結晶シリコン層は、MOSトランジ
スタの製造上の問題から薄くすることが出来ない
ため、多結晶シリコンの抵抗は十分には下らな
い。例えば、ゲート多結晶シリコン層の厚さを
0.4μｍとし、熱処理を1000℃15分行なうと、多結
晶シリコンの抵抗は100Ω／□と大きな値になつ
てしまう。又、PMOSFET上の多結晶シリコン
層は、高濃度のホウ素がイオン注入されるため、
多結晶シリコン層の抵抗はより大きくなつてしま
い、CMOS部の動作速度が低下してしまう。又、
エミツタ上にも抵抗の高い多結晶シリコン層があ
るため、エミツタ抵抗も増加し、ベースコンタク
トを開口する時に生じるマスク合わせズレをベー
ス領域に考慮する必要があり、ベース領域が大き
くなつてしまう等により、バイポーラ素子も思う
ような特性向上が望めない。
本発明の目的は、前述した様なバイポーラ素子
の特性劣化を伴うことなく、MOS素子とバイポ
ーラ素子を同一基板上に形成できる半導体装置を
提供するものである。
の特性劣化を伴うことなく、MOS素子とバイポ
ーラ素子を同一基板上に形成できる半導体装置を
提供するものである。
本発明の半導体装置は、バイポーラトランジス
タのベース上に、シリコンゲート電界効果トラン
ジスタのゲート酸化膜よりも厚い酸化膜が設けら
れ、このベース上の酸化膜に開口されたエミツタ
拡散窓及びベースコンタクト窓は、開口部よりも
広い多結晶シリコン層をシリコンゲート電界効果
トランジスタの多結晶シリコンゲート層より薄く
覆つた半導体装置を得る。
タのベース上に、シリコンゲート電界効果トラン
ジスタのゲート酸化膜よりも厚い酸化膜が設けら
れ、このベース上の酸化膜に開口されたエミツタ
拡散窓及びベースコンタクト窓は、開口部よりも
広い多結晶シリコン層をシリコンゲート電界効果
トランジスタの多結晶シリコンゲート層より薄く
覆つた半導体装置を得る。
以下、本発明について、図面を参照して説明す
る。
る。
第１図ａ〜ｆは本発明の一実施例の構造並びに
その製造方法を説明するために工程順に示した断
面図である。先ず、第１図ａに示すようにＰ型半
導体基板１にN+型埋込層２、P+型埋込層３を形
成し、Ｎ型エピタキシヤル層４を成長し、NM−
OSFET形成領域とバイポーラ絶縁領域にＰ型領
域５を形成し、選択的に厚い分離酸化膜６を形成
する。次にベース形成領域上にMOS素子形成領
域よりも厚い酸化膜１５を形成する。
その製造方法を説明するために工程順に示した断
面図である。先ず、第１図ａに示すようにＰ型半
導体基板１にN+型埋込層２、P+型埋込層３を形
成し、Ｎ型エピタキシヤル層４を成長し、NM−
OSFET形成領域とバイポーラ絶縁領域にＰ型領
域５を形成し、選択的に厚い分離酸化膜６を形成
する。次にベース形成領域上にMOS素子形成領
域よりも厚い酸化膜１５を形成する。
次に、同図ｂに示すように、ゲート酸化膜８、
リン拡散N+型ゲート多結晶シリコン９を形成す
る。次に、同図ｃに示す様に、ベース領域７を形
成し、エミツタ拡散窓、ベースコンタクト窓を開
口し、ゲート多結晶シリコン層よりも薄い第２の
多結晶シリコン層をエミツタ拡散窓、ベースコン
タクト窓をオーバーラツプする様に形成する。次
に、同図ｄの様に、NMOSFETのソース・ドレ
イン領域１２と、バイポーラエミツタ１１を、ヒ
素のイオン注入により形成する。次に、同図ｅに
示す様に、PMOSFETのソース・ドレイン領域
１０と、ベースコンタクト領域１８をボロンのイ
オン注入により形成する。次に、同図ｆに示す様
に、絶縁膜１３を形成し、各素子に電極を接続す
るためのコンタクト窓を開口し、電極１４を形成
する。
リン拡散N+型ゲート多結晶シリコン９を形成す
る。次に、同図ｃに示す様に、ベース領域７を形
成し、エミツタ拡散窓、ベースコンタクト窓を開
口し、ゲート多結晶シリコン層よりも薄い第２の
多結晶シリコン層をエミツタ拡散窓、ベースコン
タクト窓をオーバーラツプする様に形成する。次
に、同図ｄの様に、NMOSFETのソース・ドレ
イン領域１２と、バイポーラエミツタ１１を、ヒ
素のイオン注入により形成する。次に、同図ｅに
示す様に、PMOSFETのソース・ドレイン領域
１０と、ベースコンタクト領域１８をボロンのイ
オン注入により形成する。次に、同図ｆに示す様
に、絶縁膜１３を形成し、各素子に電極を接続す
るためのコンタクト窓を開口し、電極１４を形成
する。
以下で本実施例のシリコンゲートBi−CMOS
は完成するが、本実施例によれば、バイポーラ素
子のエミツタ拡散窓、ベースコンタクト窓を同時
に開口していることから、エミツタ拡散窓とベー
スコンタクト窓を別々に開口する時に生じるマス
ク合わせズレを見込む必要がなく、ベース領域を
小さく出来るという利点がある。又、エミツタ拡
散窓及びベースコンタクト窓上にある多結晶シリ
コン層と、MOSトランジスタのゲートの多結晶
シリコン層とを別々に形成しているため、MOS
トランジスタのゲート多結晶シリコンには高濃度
のリン拡散が可能であり非常に低抵抗にする事が
出来、エミツタ上の多結晶シリコン層は、必要最
小限の厚さに出来るため、エミツタ抵抗を増やす
ことなく、しかも相対的に、厚い多結晶シリコン
よりも高濃度になるため、エミツタの注入効率も
増加する。同様にしてエミツタ上に多結晶シリコ
ン層があることから、コンタクト口の開口時に生
じるマスク合わせズレを考慮する必要がなく、エ
ミツタを最小に形成出来、又前例に於けるゲート
の多結晶シリコン層を低抵抗にするために必要で
あつた高温の熱処理をする必要がなく、エミツタ
の浅接合化に有利である等の利点が前例に示した
利点に加わる。
は完成するが、本実施例によれば、バイポーラ素
子のエミツタ拡散窓、ベースコンタクト窓を同時
に開口していることから、エミツタ拡散窓とベー
スコンタクト窓を別々に開口する時に生じるマス
ク合わせズレを見込む必要がなく、ベース領域を
小さく出来るという利点がある。又、エミツタ拡
散窓及びベースコンタクト窓上にある多結晶シリ
コン層と、MOSトランジスタのゲートの多結晶
シリコン層とを別々に形成しているため、MOS
トランジスタのゲート多結晶シリコンには高濃度
のリン拡散が可能であり非常に低抵抗にする事が
出来、エミツタ上の多結晶シリコン層は、必要最
小限の厚さに出来るため、エミツタ抵抗を増やす
ことなく、しかも相対的に、厚い多結晶シリコン
よりも高濃度になるため、エミツタの注入効率も
増加する。同様にしてエミツタ上に多結晶シリコ
ン層があることから、コンタクト口の開口時に生
じるマスク合わせズレを考慮する必要がなく、エ
ミツタを最小に形成出来、又前例に於けるゲート
の多結晶シリコン層を低抵抗にするために必要で
あつた高温の熱処理をする必要がなく、エミツタ
の浅接合化に有利である等の利点が前例に示した
利点に加わる。
以上説明した様に、本発明によれば、
CMOSFETの微細化に対応した、高性能のバイ
ポーラトランジスタと、微細CMOSFETを同一
基板に形成した半導体装置を製造することが出来
る。
CMOSFETの微細化に対応した、高性能のバイ
ポーラトランジスタと、微細CMOSFETを同一
基板に形成した半導体装置を製造することが出来
る。
第１図ａ〜ｆは本発明の一実施例を説明するた
めに工程順に示した断面図、第２図および第３図
はそれぞれ従来の半導体装置を示す断面図であ
る。 １……Ｐ型半導体基板、２……N+型埋込領域、
３……P+型埋込領域、４……Ｎ型エピ領域、５
……Ｐ型領域、６……シリコン酸化膜、７……Ｐ
型ベース領域、８……ゲート酸化膜、９……ゲー
ト多結晶シリコン、１０……P+型ソース・ドレ
イン領域、１１……N+型エミツタ領域、１２…
…N+型ソース・ドレイン領域、１３……絶縁膜、
１４……電極、１５……シリコン酸化膜、１６…
…ベースコンタクト上の多結晶シリコン、１７…
…エミツタ上の多結晶シリコン、１８……P+型
ベース・コンタクト領域、１９……N+型多結晶
シリコン層。
めに工程順に示した断面図、第２図および第３図
はそれぞれ従来の半導体装置を示す断面図であ
る。 １……Ｐ型半導体基板、２……N+型埋込領域、
３……P+型埋込領域、４……Ｎ型エピ領域、５
……Ｐ型領域、６……シリコン酸化膜、７……Ｐ
型ベース領域、８……ゲート酸化膜、９……ゲー
ト多結晶シリコン、１０……P+型ソース・ドレ
イン領域、１１……N+型エミツタ領域、１２…
…N+型ソース・ドレイン領域、１３……絶縁膜、
１４……電極、１５……シリコン酸化膜、１６…
…ベースコンタクト上の多結晶シリコン、１７…
…エミツタ上の多結晶シリコン、１８……P+型
ベース・コンタクト領域、１９……N+型多結晶
シリコン層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコンゲートMOS型電界効果トランジス
タと、バイポーラトランジスタを含む半導体装置
に於て、前記バイポーラトランジスタのベース上
に形成された絶縁膜に形成したエミツタ拡散窓と
ベースコンタクト窓上に、そのエミツタ拡散窓
と、ベースコンタクト窓より大きく、かつシリコ
ンゲートMOS型電界効果トランジスタのゲート
多結晶シリコンよりも薄い多結晶シリコン層を有
することを特徴とする半導体装置。 ２ 前記シリコンゲートMOS型電界効果トラン
ジスタのゲート多結晶シリコンに含まれる不純物
と、前記バイポーラトランジスタのエミツタ上の
多結晶シリコン中に含まれる不純物とが異なるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59232708A JPS61110457A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59232708A JPS61110457A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61110457A JPS61110457A (ja) | 1986-05-28 |
| JPH0351309B2 true JPH0351309B2 (ja) | 1991-08-06 |
Family
ID=16943532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59232708A Granted JPS61110457A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61110457A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE94688T1 (de) * | 1986-07-04 | 1993-10-15 | Siemens Ag | Integrierte bipolar- und komplementaere mostransistoren auf einem gemeinsamen substrat enthaltende schaltung und verfahren zu ihrer herstellung. |
| JPH0734452B2 (ja) * | 1986-07-24 | 1995-04-12 | 三菱電機株式会社 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
| JPS6331156A (ja) * | 1986-07-24 | 1988-02-09 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH0666422B2 (ja) * | 1986-09-16 | 1994-08-24 | 日本電気株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPH02150058A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Nec Corp | バイポーラｃｍｏｓ複合型半導体装置 |
| JPH07109866B2 (ja) * | 1989-11-10 | 1995-11-22 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路の製造方法 |
| JPH07105458B2 (ja) * | 1989-11-21 | 1995-11-13 | 株式会社東芝 | 複合型集積回路素子 |
-
1984
- 1984-11-05 JP JP59232708A patent/JPS61110457A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61110457A (ja) | 1986-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |