JPH0357266A - Bi―MOS半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Bi―MOS半導体装置及びその製造方法

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JPH0357266A
JPH0357266A JP19327489A JP19327489A JPH0357266A JP H0357266 A JPH0357266 A JP H0357266A JP 19327489 A JP19327489 A JP 19327489A JP 19327489 A JP19327489 A JP 19327489A JP H0357266 A JPH0357266 A JP H0357266A
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JP
Japan
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well region
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JP19327489A
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English (en)
Inventor
Keiichi Higashiya
東谷 恵市
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体基板上のバイポーラ1・ランジスタ
領域に形或されたバイポーラトランジスタと、半導体基
板上のMOSトランジスタ領域に形成されたMOSトラ
ンジスタとにより構成されたBi−MOS半導体装置お
よびその製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
論理凹路において少ない消費電力と速い動作速度を得る
ために、NチャネルとPチャネルの絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ(以f1それぞれNMOSおよびPMO
Sと略称する)を含む相補型回路であるC M O S
 (CoI1plea+enLary−MOS)に加え
てNPN型バイポーラトランジスタを同一半導体基板上
に混在させたB i−CMOS半導体装置が従来から用
いられている。また、異なる論理閾値と電源電圧とを有
する回路、例えばE C L (Emltier Co
upled Logic)論理回路とCMOS論理回路
とを同一基板上に構成したBi−CMOS半導体装置も
従来から知られている。
第3図はこのような従来のBi−CMOSより成る半導
体集積回路装置の一部概略断面図である。
この半導体集積回路装置は同一基板上にNPN型バイポ
ーラトランジスタ100,PMOS200,NMO S
 3 0 0が形成されている。この半導体集積回路装
置の構造を、第4A図〜第4D図を参照してその製造方
法を述べつつ説明する。
P型半導体基板1上のバイポーラトランジスタ語域Aお
よびCMOSトランジスタ領域Bに選択的にイオン注入
後、熱処理を施すことによりN+坐埋め込み層2a,2
bを形成し、またNPN型バイポーラトランジスタ10
0の分離領域となるP型埋め込み層3を、選択的イオン
注入後、熱処理を施すことによりN+型埋め込み層2a
を囲むように形或する(第4A図)。次に、N+型埋め
込み層2a,2b及びP型埋め込み層3を覆うようにN
型エピタキシャル層4を形戊する(第4B図)。次に、
N型エビタキシャル層4上のCMOS領域B中のNMO
S領域B,およびNPN型バイポーラトランジスター0
0の分離領域となる部分に遺択的にイオン注入し熱処理
を施すことにより、P型ウェル領域5,P型拡散領域6
を形成する(第4C図)。残ったN型エビタキシャル層
4がN型ウェル領域7となる。NMOS領域B のa P型ウェル領域5は、N型ウェル領域7およびN+型埋
め込み層2bによりP型半導体基板1から分離されてい
る。また、バイポーラトランジスタ領域AのN型ウェル
領域7はP型埋め込み層3およびP型拡散領域6により
PMOS領域B,のN型ウェル領域7と分離されている
次に、所定の位置に分離酸化膜8を形成する(第4D図
)。その後、周知の方法により、パイポーラトランジス
タ領域AのN型ウェル領域7にコンタクト領域であるN
+型拡散層9を形成するとともに、ベースを4M或する
P型拡散層10およびエミッタを構成するN型拡散層1
1を形或し、NPN型バイポーラトランジスター00を
形成する。また、周知の方法によりNMOS領域B の
a P型ウェル領域5上にゲート酸化膜を介してゲート電極
12を設けるとともに、その両側にN型ソース・ドレイ
ン領域13を形成し、NMOS300を形或する。また
、周知の方法によりPMOS厨域B,のN型ウェル領域
7上にゲート酸化膜を介してゲート電極14を設けると
ともに、その両側にP型ソース・ドレイン領域15を形
成し、PMOS200を形或する。このようにして、第
3図に示したBi−CMOS半導体装置が形或される。
〔発明が躬決しようとする課題〕
従来のB i−CMOS半導体装置などのBi−MOS
半導体装置は以上のように構成されており、NMOS3
00のN型ソース・ドレイン領域13,P型ウェル領域
5およびN+型埋め込み層2bにより寄生NPN トラ
ンジスタが形成される。
ところで、前述した製造工程において、N+型埋め込み
層2b形成後に行われる熱処理のためN+型埋め込み層
2bからP型ウェル領域5中にN型の不純物の拡散が生
じ、N+型埋め込み層2bとの界面付近のP型ウェル領
域5のP型不純物濃度が薄くなる。また、P型ウェル領
域5はイオン注入後、熱処理により形或するため、P型
ウェル領域5の底部付近、つまりN+型埋め込み層2b
との界面付近のP型不純物濃度が薄くなる。このことは
、前記寄生NPN l−ランジスタのベース所域の不純
物濃度が薄くなることを意味する。その結果、寄生トラ
ンジスタの耐圧が悪くなる。これを防止するためには寄
生NPN l−ランジスタのベースとなるP型ウェル領
域5の厚さを厚<(4μm以上)すればよい。しかし、
P型ウェル賄域5の厚さとNPN型バイポーラトランジ
スタ100のコレクタとなるN型ウェル領域7の厚さと
は等しいので、P型ウェル領域5の厚さを厚くするとN
PN型バイポーラトランジスタ100のコレクタ(N型
ウェル領域7)の厚さも厚くなる。そのため、NPN型
バイポーラトランジスタ100の遮断周波数の低下等を
招き、高性能化が図れないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、バイポーラトランジスタの性能を低下させる
ことなく、MOSトランジスタのウェル領域を薄くした
Bi−MOS半導体装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
この発明に係るBt−MOS半導体装置は、第1導電型
の半導体基板上のバイポーラ1・ランジスタ領域に形成
されたバイポーラトランジスタと、MOSトランジスタ
領域に形成されたMOSトランジスタとにより構成され
たBi−MOS半導体装置であって、MOSトランジス
タは、半導体抽阪上に形成された第2導電型の比較的高
不純物濃度の埋め込み層と、埋め込み層上に形成され、
埋め込み層を含んだ分離層で囲まれた第1導電型のウェ
ル領域と、ウェル領域の埋め込み層との界面付近に形成
された第1導電型の比較的高不純物濃度の高濃度層とを
備えている。
一方、この発明に係るBi−MOS半導体装置の製造方
法は、第1導電型の半導体基板上のバイポーラトランジ
スタ領域に形成されたバイポーラトランジスタと、MO
Sトランジスタ領域に形成されたMOSトランジスタよ
り構成されるBi−MOS半導体装置の製造方法であっ
て、半導体基阪を準備する工程と、半導体基板上のバイ
ポーラトランジスタ領域とMOSトランジスタ領域に第
2導電型で比較的高不純物濃度の埋め込み層をそれぞれ
同時に形或する工程と、半導体基板上のバイポーラトラ
ンジスタ領域およびMOSトランジスタ頭域に形或され
た埋め込み層上に第2導電型で比較的低不純物扇度の第
1のウェル領域をそれぞれ同時に形成する工程と、第1
のウェル領域内に、埋め込み層および第1のウェル領域
により半導体基板から分離された第2導電型の第2のウ
ェル領域を形成する工程と、第2のウェル領域の埋め込
み層との界面付近に第2導電型で比較的高不純物濃度の
高濃度層を形成する工程とを備えている。
〔作用〕
この発明においては、埋め込み層上に形成され、該埋め
込み層を含んだ分離層で囲まれた第1の導電型のウェル
領域と、該ウェル領域と埋め込み層との界面付近に形成
された第1導電型の比較的高不純物濃度の高濃度層とを
備えているので、埋め込み層形成後に熱処理を施して埋
め込み層がらウェル領域に第2導電型の不純物が拡散し
てもウェル領域の第1導電型の不純物が低濃度になるこ
とがな<、MOSトランジスタ領域にMOSトランジス
タを形成した場合に形成される寄生トランジスタのベー
ス領域の厚さを厚くすることなく該寄生トランジスタの
耐圧を維持することができる。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例に係るBi−CMOS半導
体装置を示す断面図である。図において、第3図に示し
た従来装置との棺違点は、NMO S300のP型ウェ
ル賄域5とN+型埋め込み層2b及びPMOS200の
N型ウェル領域7との界面付近のP型ウェル領域5中に
高不純物濃度領域であるP+型領域20を形或したこと
である。その他の構或は従来と同様である。
第1図に示したBi−CMOS半導体装置の構造を、第
2A図〜第2C図を参魚してその製造方法を述べつつ説
明する。従来装置と同様、P型半導体基板1上のバイポ
ーラトランジスタ領域AにN+型埋め込み層2aを、C
MOS領域BにN+型埋め込み層2bを形或し、かつN
PN型バイポーラトランジスター00の分離領域となる
P型埋め込み層3をN+型埋め込み層2aを囲むように
形成する。その後、N+型埋め込み層2a,2b及びP
型埋め込み層3を覆うように厚さ3μm以下のN型エピ
タキシャル層4を形成する(第2A図)。次に、従来同
ti N型エビタキシャル層4上のNMOS領域B に
P型ウェル領域5を、P〜1a OS領域BbにN型ウェル領域7を、NPN型バイポー
ラトランジスター00の分離領域を形成すべき領域にP
型拡散領域6を各々形成した後、表面の所要の位置に分
離酸化膜8を選択的に形成する(第2B図)。
次に、NMOS領域B のみを開口したレジスa ト30を形成し、レジスト30をマスクとして、分離酸
化膜8越しに高エネルギー(200key〜600ke
v)で、ボロン(1×1012〜3×1. O l3c
m−2)を注入する。すると、P型ウェル領域5とN+
型哩め込み層2b及びN型ウェル領域7との界面付近の
P型ウェル領域5中に第2C図に示すように、高不純物
濃度のP 型領域20が形成される。その後、従来と同
様周知の方法により各素子の能動領域を形成することに
よりNPN型バイポーラトランジスタ100,PMOS
200,NMOS300が形成され、第1図に示したB
 i−CMOS半導体装置が得られる。
上記各素子の能動領域形成工程において、熱処理が施さ
れ、N+型埋め込み層2bからP型ウェル領域5中に不
純物が拡散されるが、あらかじめ不純物濃度の濃いP 
型領域20を設けているので、P型ウェル領域5のN+
型埋め込゛み層2bとの界面のP型不純物濃度が著しく
低くなることはない。つまり、N型ソース・ドレイン領
域13P型ウェル領域5およびN+型埋め込み層2bに
より構成される寄生NPN hランジスタのベース領域
の不純物濃度が著しく低下することがなくなり、前述の
ようにN型エピタキシャル層4の厚さを薄くシても(3
μm以下)、寄生トランジスタの耐圧が悪化することが
ない。従って、従来のように寄生NPNトランジスタの
耐圧を維持するため該寄生1・ランジスタのベースの厚
さをより厚くする必要がない。その結果、N型エビタキ
シャル層4、つまりNPN型バイポーラトランジスタ1
00ベース領域となるN型ウェル領域7の厚さは厚くな
らないので、NPN型バイポーラトランジスタ100の
遮断周波数が低下する等、その性能か低下することはな
い。また、N型エピタキシャル層4を前述のように薄く
することができるので、装置自体の小型化も図れる。ま
た、P型ウェル領域5とN型ウェル領域7との界面付近
にもP型領域20を形成しているので、N型ソース・ド
レイン領域13とP型ウェル領域5とN型ウェル領域7
とで形成される横方向のNPNトランジスタのベース領
域の不純物濃度も高くなり、該NPNトランジスタの耐
圧も向上する。
なお、上記実施例では、Bi−CMOS半導体装置の場
合について説明したが、バイポーラトランジスタ100
とPMOS200あるいはNMOS300のいずれか一
方を有するBi−MOS半導体装置にもこの発明は適用
できる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、埋め込み層上に形成
され、埋め込み層を含んだ分離層で囲まれた第1導電型
のウェル領域と、該ウェル領域と埋め込み層との界面付
近に形成された第1導電型の比較的高不純物濃度の高濃
度層とを備えているので、埋め込み層形或後に熱処理を
施して埋め込み層からウェル領域に第2導電型の不純物
が拡散してもウェル領域の第1導電型の不純物が低濃度
になることがなく、MOSトランジスタ領域にMOSト
ランジスタを形成した場合に形成される寄生l・ランジ
スタのベース領域の厚さを厚くすることなく該寄生トラ
ンジスタの耐圧を維持することができる。
その結果、寄生トランジスタのベース領域の厚さと同じ
厚さを有するバイポーラトランジスタのベース領域の厚
さか厚くならず、パイポーラトランンスタの性能が低下
することがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係るBi−CMOS半導
体装置を示す断面図、第2A図ないし第2C図はこの発
明の一実施例に係るBi−CMOS ii導体装置の製
造方法を示す図、第3図は従来のBi−CMOS半導体
装置を示す断面図、第4八図ないし第4D図は第3図に
示した装置の製造lj法を示す図である。 図において、1はP型半導体基板、2aおよび2bはN
+型埋め込み層、5はP型ウェル領域、7はN型ウェル
領域、20はP+型領域、100はNPN型バイポーラ
トランジスタ、200はPMOS、300はNMOSS
Aはバイポーラトランジスタ領域、BはC M O S
 f/I域である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 手 続 補 正 書 (自発) 2.発明の名称 Bi−MOS半導体装置及びその製造方法3.補正をす
る者 事件との関係

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板上のバイポーラトランジ
    スタ領域に形成されたバイポーラトランジスタと、MO
    Sトランジスタ領域に形成されたMOSトランジスタと
    により構成されたBi−MOS半導体装置であって、 前記MOSトランジスタは、 前記半導体基板上に形成された第2導電型の比較的高不
    純物濃度の埋め込み層と、 前記埋め込み層上に形成され、前記埋め込み層を含んだ
    分離層で囲まれた第1導電型のウェル領域と、 前記ウェル領域の前記埋め込み層との界面付近に形成さ
    れた第1導電型の比較的高不純物濃度の高濃度層とを備
    えたBi−MOS半導体装置。
  2. (2)第1導電型の半導体基板上のバイポーラトランジ
    スタ領域に形成されたバイポーラトランジスタと、MO
    Sトランジスタ領域に形成されたMOSトランジスタよ
    り構成されるBi−MOS半導体装置の製造方法であっ
    て、 前記半導体基板を準備する工程と、 前記半導体基板上の前記バイポーラトランジスタ領域と
    前記MOSトランジスタ領域に第2導電型で比較的高不
    純物濃度の埋め込み層をそれぞれ同時に形成する工程と
    、 前記半導体基板上の前記バイポーラトランジスタ領域お
    よび前記MOSトランジスタ領域に形成された前記埋め
    込み層上に第2導電型で比較的低不純物濃度の第1のウ
    ェル領域をそれぞれ同時に形成する工程と、 前記第1のウェル領域内に、前記埋め込み層および前記
    第1のウェル領域により前記半導体基板から分離された
    第2導電型の第2のウェル領域を形成する工程と、 前記第2のウェル領域の前記埋め込み層との界面付近に
    第2導電型で比較的高不純物濃度の高濃度層を形成する
    工程とを備えたBi−MOS半導体装置の製造方法。
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