JPH04252066A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04252066A
JPH04252066A JP2388291A JP2388291A JPH04252066A JP H04252066 A JPH04252066 A JP H04252066A JP 2388291 A JP2388291 A JP 2388291A JP 2388291 A JP2388291 A JP 2388291A JP H04252066 A JPH04252066 A JP H04252066A
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silicon film
polycrystalline silicon
film
bipolar
oxide film
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Shoichi Sasaki
正一 佐々木
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にバイポーラ素子とMOS素子を一体に形成し
たBiCMOS構造の半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】BiCMOS集積回路装置はバイポーラ
素子及び相補型に構成したMOS素子(CMOS素子)
の各々が有する長所を組合わせて形成される半導体装置
であり、バイポーラ素子の高周波特性の優れている点と
、CMOS素子の消費電力が低い点を夫々有効利用して
いる。図3A乃至図3Eは従来のBiCMOS集積回路
装置の製造方法を工程順に示す断面図である。先ず、図
3Aのように、p型シリコン基板1上にn+ 型埋込層
2及びp+ 型埋込層3を形成した後、n型エピタキシ
ャル層4を成長させる。その後、薄い第1の絶縁膜5を
形成し、かつシリコン基板1に選択的に不純物を導入し
てPウェル21,Nウェル22を形成する。更に、この
上に第1の多結晶シリコン膜6を形成し、この上に選択
的に耐酸化性被膜,例えば窒化シリコン膜7を形成する
。 又、選択的にp型不純物をイオン注入してチャンネルス
トッパー領域8を設ける。続いて、この耐酸化性被膜7
をマスクとして選択酸化を行い半導体基板表面に達する
素子分離用のフィールド酸化膜9を形成する。
【0003】次に、図3Bのように耐酸化性被膜7,多
結晶シリコン膜6,薄い第1の酸化膜5を除去して素子
領域を分離する。続いて、図3Cのように全面に熱酸化
により 150〜 300Å程度のゲート酸化膜10を
設け、かつバイポーラトランジスタ領域に選択的にn型
不純物をイオン注入して真性ベース領域11を形成する
。その後選択的にゲート酸化膜10を除去してバイポー
ラトランジスタのコレクタ領域のエピタキシャル層4の
表面を露出させ、その上で全面に第2の多結晶シリコン
膜12を設ける。次に、図3Dのように、第2の多結晶
シリコン膜12に高濃度にn型不純物を添加して多結晶
シリコン膜12の層抵抗を下げ、かつこの第2の多結晶
シリコン膜12からエピタキシャル層4にn型不純物を
拡散してコレクタ領域19を形成する。その後、第2の
多結晶シリコン膜を選択エッチングしてゲート電極13
A,13Bと、コレクタ電極13Cを形成する。
【0004】次に、図3Eのように、nMOS領域にn
型不純物、例えばヒ素を選択的にイオン注入してソース
・ドレイン領域14を設ける。又、pMOS領域及びバ
イポーラトランジスタのグラフトベース領域にp型不純
物、例えばボロンを選択的にイオン注入してソース・ド
レイン領域15とグラフトベース16を夫々設ける。そ
の上で、全面に層間絶縁膜17を形成し、選択的に開孔
を形成してnMOS,pMOS,バイポーラトランジス
タの各電極を設けるための開孔窓を設ける。その後、エ
ミッタ開孔窓のみにn型不純物、例えばヒ素を選択的に
イオン注入してエミッタ領域18を設ける。しかる上で
、全面に配線材料、例えばアルミニウム等の低導電率金
属膜を被着し、選択エッチングしてCMOS及びバイポ
ーラトランジスタの各電極20を形成する。この製造方
法では、第1の多結晶シリコン膜6を選択酸化して素子
領域を分離するフィールド酸化膜9を形成しているので
、シリコン基板の表面を選択酸化して形成するフィール
ド酸化膜のようなバーズビークが形成されることがなく
、素子分離領域を小さくでき微細化を図る事ができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように形成される
BiCMOS集積回路では同一工程でバイポーラトラン
ジスタとCMOSを同時に形成する事が製造工期を短縮
する上で必要であり、このため図3C及び図3Dの工程
ではバイポーラ素子のコレクタ電極13CとCMOS素
子のゲート電極13A,13Bとを第2の多結晶シリコ
ン膜12で同時に形成している。
【0006】しかしながら、第2の多結晶シリコン膜1
2に添加するn型不純物の濃度を濃くしすぎると、CM
OS素子におけるゲート酸化膜10の耐圧が低下してゲ
ート耐圧の劣化を生じてしまい、歩留り低下及び信頼性
低下の問題を起こすという問題がある。一方、これを解
消するためにn型不純物の濃度を薄くすると、第2の多
結晶シリコン膜12からエピタキシャル層4に導入する
n型不純物のコレクタ領域19が浅くなり、コレクタ領
域19をバイポーラ素子直下のn+ 型埋込層2と接続
する事ができなくなり、コレクタ抵抗が増大してバイポ
ーラ素子の本来の高速性が損なわれてしまうという問題
が生じる。本発明の目的はCMOS素子における信頼性
低下の問題と、バイポーラ素子における高速性劣化の問
題を同時に解消することを可能にした半導体装置の製造
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に薄い第1の絶縁膜を形成して
バイポーラ素子のコレクタ領域相当箇所に窓を開孔する
工程と、全面に第1の多結晶シリコン膜を形成してこれ
に高濃度に不純物を導入する工程と、第1の多結晶シリ
コン膜の不純物を第1の絶縁膜の開孔窓を通して半導体
基板に導入させる工程と、第1の多結晶シリコン膜上に
耐酸化性被膜を選択的に設け、これをマスクにして第1
の多結晶シリコン膜を選択酸化してフィールド酸化膜を
形成する工程と、第1の多結晶シリコン膜を除去した後
、ゲート酸化膜及び第2多結晶シリコン膜を形成し、こ
の第2の多結晶シリコン膜に所要濃度の不純物を導入し
、かつこれを選択形成してMOS素子のゲート電極を形
成する工程とを含んでいる。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1A乃至図1Dは本発明の第1実施例を工程順に
示す断面図である。先ず、図1Aのようにp型半導体基
板1にn+ 型埋込層2,p+ 型埋込層3,n型エピ
タキシャル層4を形成し、かつこのエピタキシャル層に
Nウェル22、Pウェル21を形成し、この上に第1の
薄い絶縁膜5を設ける工程までは従来と同じである。次
いで、前記第1の薄い絶縁膜5のコレクタ領域に相当す
る箇所に開孔窓5aを設け、その上で全面に2000〜
5000Å程度の第1の多結晶シリコン膜6を形成する
。そして、この第1の多結晶シリコン膜6にはn型不純
物、例えばリンを充分に大きなな濃度、ここでは2×1
020cm−2の濃度で添加し、 900℃の温度で熱
処理することでこの第1の多結晶シリコン膜6を介して
前記開孔窓5aよりリンをエピタキシャル層4に導入し
て前記n+ 型埋込層2と接続するコレクタ領域19を
形成する。更に、このコレクタ領域19とその近傍及び
その他の素子を設ける領域に耐酸化性被膜、例えば窒化
シリコン膜7を選択的に設ける。
【0009】次に、図1Bのように前記耐熱性被膜7を
マスクにして第1の多結晶シリコン膜6の選択酸化を行
い、5000乃至 10000Åの素子分離用のフィー
ルド酸化膜9を形成する。その後、耐酸化性被膜7を除
去し、コレクタ領域19上を除く素子領域の第1の多結
晶シリコン膜6及び第1の薄い絶縁膜5を除去し、残さ
れた第1の多結晶シリコン膜でコレクタ電極13Cを形
成する。
【0010】次いで、図1Cのように熱酸化により 1
50〜 300Å程度のゲート酸化膜10を設け、選択
的にp型不純物、例えばボロンをイオン注入してバイポ
ーラ素子の領域に真性ベース領域11を形成する。続い
て、全面に2000〜4000Å程度の第2の多結晶シ
リコン膜12を設け、これに1018〜1019cm−
2濃度のリンを添加して第2の多結晶シリコン膜12の
層抵抗を低減させる。その後、第2の多結晶シリコン膜
12を選択エッチングしてゲート電極13A,13Bを
形成する。その後は従来と同じ工程を施すことにより、
図1Dに示す断面構造のBiCMOSが完成される。
【0011】この製造方法によれば、コレクタ電極13
Cを構成する第1の多結晶シリコン膜6とゲート電極1
3A,13Bを構成する第2の多結晶シリコン膜12は
夫々独立して形成されるため、各多結晶シリコン膜に添
加するリン等の不純物濃度を任意に選択できる。したが
って第1の多結晶シリコン膜6には高濃度に不純物を添
加してコレクタ抵抗を充分に深く形成し、n+ 型埋込
層2に接続させてコレクタ抵抗を小さくし、バイポーラ
素子の高速化を図ることができる。又、第2の多結晶シ
リコン膜12にはそれ程高濃度でない不純物を添加して
ゲート酸化膜10の耐圧低下を防止することができる。
【0012】図2A乃至図2Cは本発明の第2実施例を
製造工程順に示す断面図である。この実施例では第1の
実施例で説明したように第1の多結晶シリコン膜6にリ
ンを添加し、熱処理する工程までは第1実施例と同様に
して製造する。次に、図2Aのように耐酸化性被膜7を
全面に設け、選択的にフォトレジスト(図示せず)を設
ける。その後、このフォトレジストをマスクとして耐酸
化性被膜7を選択エッチングし、更に第1の多結晶シリ
コン膜6を 500〜1000Åの厚さだけ上面側を選
択エッチングする。その後フォトレジストを除去する。
【0013】次に、図2Bのように第1の多結晶シリコ
ン膜6の選択酸化を行い素子分離用のフィールド酸化膜
9を形成して素子領域を分離し、その後耐酸化性被膜7
を除去する。そして、コレクタ領域19上を除く素子領
域上の第1の多結晶シリコン膜6及び第1の薄い絶縁膜
5を除去する。以後は第1の実施例で説明した方向と同
様の工程を施し、図2Cに示す半導体装置を得る事がで
きる。
【0014】この製造方法によれば、第1の多結晶シリ
コン膜6の上面側を選択的にエッチングした上で選択酸
化を行っていることで、第1の多結晶シリコン膜6が薄
くなった分、フィールド酸化膜9を形成する際の選択酸
化に要する時間を短縮でき、製造工期を短くできる。 又、選択酸化によってフィールド酸化膜9の厚さが第1
の多結晶シリコン膜6の厚さよりも増大されても、コレ
クタ電極13Cとの高さが略等しくなり、これらの上面
を平坦化することができ、半導体装置の微細化に有効と
なる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1の多
結晶シリコン膜に高濃度に不純物を導入し、この不純物
を半導体基板に導入してバイポーラ素子のコレクタ領域
を形成することにより、コレクタ領域を直下の埋込層に
接続してコレクタ抵抗の低減を図り、バイポーラ素子の
高速化を実現することができる。又、第2の多結晶シリ
コン膜に所要濃度の不純物を導入した上でMOS素子の
ゲート電極を形成することにより、ゲート酸化膜におけ
るゲート耐圧の低下を防止することができる。更に、フ
ィールド酸化膜は第1の多結晶シリコン膜を選択酸化し
て形成することにより、微細な素子分離用酸化膜が形成
でき、半導体装置の微細化に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】〜
【図1D】本発明の第1実施例を製造工程順に示す断面
図である。
【図2A】〜
【図2C】本発明の第2実施例を製造工程順に示す断面
図である。
【図3A】〜
【図3E】従来の製造方法を工程順に示す断面図である
【符号の説明】
1  p型シリコン基板        2  n+ 
型埋込層    3  p+ 型埋込層 4  n型エピタキシャル層    5  第1の薄い
絶縁膜6  第1の多結晶シリコン膜  7  耐酸化
性被膜    9  フィールド酸化膜 10  ゲート酸化膜          12  第
2の多結晶シリコン膜 13A,13B  ゲート電極        13C
  コレクタ電極 14  n型ソース・ドレイン領域    15  p
型ソース・ドレイン領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  バイポーラ素子とMOS素子とを同一
    半導体基板上に形成してなる半導体装置において、半導
    体基板上に薄い第1の絶縁膜を形成してバイポーラ素子
    のコレクタ領域相当箇所に窓を開孔する工程と、全面に
    第1の多結晶シリコン膜を形成してこれに高濃度に不純
    物を導入する工程と、前記第1の多結晶シリコン膜の不
    純物を第1の絶縁膜の開孔窓を通して半導体基板に導入
    させる工程と、前記第1の多結晶シリコン膜上に耐酸化
    性被膜を選択的に設け、これをマスクにして第1の多結
    晶シリコン膜を選択酸化してフィールド酸化膜を形成す
    る工程と、第1の多結晶シリコン膜を除去した後、ゲー
    ト酸化膜及び第2多結晶シリコン膜を形成し、この第2
    の多結晶シリコン膜に所要濃度の不純物を導入し、かつ
    これを選択形成してMOS素子のゲート電極を形成する
    工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58131761A (ja) * 1982-01-29 1983-08-05 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
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