JPH05175437A - 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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JPH05175437A
JPH05175437A JP3338966A JP33896691A JPH05175437A JP H05175437 A JPH05175437 A JP H05175437A JP 3338966 A JP3338966 A JP 3338966A JP 33896691 A JP33896691 A JP 33896691A JP H05175437 A JPH05175437 A JP H05175437A
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drain
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electrode
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Tetsuo Yoshimura
鉄夫 吉村
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Fujitsu Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法に係り,特にバイポー
ラCMOSの製造方法に関し,CMOSのソース−ドレ
イン間の耐圧劣化を防ぐことを目的とする。 【構成】 バイポーラトランジスタとMOSトランジス
タを含む半導体装置の製造において,バイポーラトラン
ジスタのエミッタ21を形成した後にMOSトランジスタ
のソース・ドレイン28, 29を形成するように構成する。
また,前記MOSトランジスタは相補型MOSトランジ
スタであるように構成する。また前記MOSトランジス
タのソース・ドレイン28, 29の熱処理は, 900℃を超え
ない温度で行うように構成する。

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
係り,特にバイポーラCMOSの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年,バイポーラCMOSを主体とする
集積回路が多く使用されるようになってきている。
【0003】図5(a) 〜(d) ,図6(e) 〜(g) はバイポ
ーラCMOSを形成する従来例の工程順断面図(その
1),(その2)を示し,以下,これらの図を参照しな
がら従来例について説明する。
【0004】図5(a) 参照 p型Si基板1にn+ 型埋め込み層2及びp+ 型埋め込
み層3を形成する。次に,n- 型エピタキシャル層4を
成長し,そこにnウエル5及びpウエル6を形成する。
【0005】例えばLOCOS法によりフィールド絶縁
膜7を形成し,次いでトレンチアイソレーション8a, 8b
を形成する。8aは酸化膜,8bポリSi層である。次に,
バイポーラトランジスタのコレクタ電極領域にn+ 型コ
レクタコンタクト層9を形成し,素子領域にゲート絶縁
膜10を形成する。
【0006】図5(b) 参照 バイポーラトランジスタのベース領域11のゲート絶縁膜
10を除去した後,全面に例えば導電性膜としてポリSi
膜12,高融点金属シリサイド膜としてタングステンシリ
サイド膜13,絶縁膜としてシリコン酸化膜41を順次堆積
する。
【0007】次に,MOSトランジスタのゲート電極領
域42にn+ 型のイオン打ち込みを行い,ゲート電極の抵
抗を下げるようにする。次いで,ベース電極領域43にp
+ 型のイオン打ち込みを行い,ベース引出し電極の抵抗
を下げるようにする。
【0008】図5(c) 参照 マスクを用いてシリコン酸化膜41,タングステンシリサ
イド膜13,ポリSi膜12をエッチングし,nウエル5の
上にゲート電極44及びpウエル6の上にゲート電極45を
形成し,ベース電極領域43にベース引出し電極46を形成
する。
【0009】次いで,MOSトランジスタをLDD(ラ
イトドープトドレイン)構造にするため,ゲート電極44
をマスクにしてイオン注入し低濃度p型層47を, また,
ゲート電極45をマスクにしてイオン注入し低濃度n型層
48を形成する。
【0010】図5(d) 参照 全面に絶縁膜を堆積した後,RIEなどの異方性エッチ
ングによりゲート電極44, 45及びベース引出し電極46の
側面に絶縁膜側壁49を形成する。ゲート電極44及びその
絶縁膜側壁49をマスクにしてイオン注入し,nウエル5
にp+ 型のソース・ドレイン50を形成する。同様に,ゲ
ート電極45及びその絶縁膜側壁49をマスクにしてイオン
注入し,pウエル6にn+ 型のソース・ドレイン51を形
成する。この時点でMOSトランジスタは完成する。
【0011】次いで,全面に絶縁膜52を形成する。 図6(e) 参照 全面にSOG(スピニオングラス)を塗布して絶縁膜52
表面を平坦化した後,バイポーラトランジスタの内部ベ
ースを形成するため,マスクを用いてSOG膜,絶縁膜
52,シリコン酸化膜41,タングステンシリサイド膜13,
ポリSi膜12を異方性エッチングにより除去して開孔52
a を形成する。
【0012】この時点で熱処理を行い,ベース引出し電
極46からp+ 型不純物をn- 型エピタキシャル層4に拡
散させて外部ベース53a を形成する。次いで,開孔52a
からp型不純物をイオン注入してp- 型の内部ベース53
b を形成する。
【0013】図6(f) 参照 全面に絶縁膜を堆積した後,それをRIE等の異方性エ
ッチングによりエッチングして,ベース引出し電極46の
側面に絶縁膜側壁54を形成する。次いで,全面に導電膜
を形成した後n+ 型のイオン打ち込みを行う。その導電
膜をエッチング・パターニングしてエミッタ電極55を形
成する。
【0014】熱処理によりエミッタ電極55からn型不純
物を内部ベース53b に拡散させ,内部ベース53b 内にn
+ 型エミッタ56を形成する。この時点でバイポーラトラ
ンジスタは完成する。
【0015】図6(g) 参照 絶縁膜にコンタクトホールを形成した後,全面に金属膜
を成長し,それをエッチング・パターニングしてソース
・ドレイン電極配線57, 58,コレクタ電極配線59, エミ
ッタ電極配線60, ベース電極配線61を形成する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上述の従来
例では,MOSトランジスタを形成した後,バイポーラ
トランジスタの外部ベース形成のために例えば 900℃,
エミッタ形成のために例えば1050℃の熱処理を施してい
る。これによって,既に形成されているMOSトランジ
スタのソース・ドレイン領域の不純物の拡散が進行し,
実効チャネル長が短くなる。この傾向はpチャネルMO
Sトランジスタにおいて特に著しい。
【0017】実効チャネル長が短くなると,ソース・ド
レイン間の耐圧が劣化するという問題を生じる。本発明
はこの問題を解決できる製造方法を提供することを目的
とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】図1(a) 〜(d) 及び図2
(e) 〜(h) は実施例を示す工程順断面図(その1)及び
(その2)である。
【0019】上記課題は,バイポーラトランジスタとM
OSトランジスタを含む半導体装置の製造において,バ
イポーラトランジスタのエミッタ21を形成した後にMO
Sトランジスタのソース・ドレイン28, 29を形成する半
導体装置の製造方法によって解決される。
【0020】また,前記MOSトランジスタは相補型M
OSトランジスタである半導体装置の製造方法によって
解決される。また,前記MOSトランジスタのソース・
ドレイン28, 29の熱処理は, 900℃を超えない温度で行
う半導体装置の製造方法によって解決される。
【0021】
【作用】バイポーラトランジスタのエミッタ21を形成す
る際,通常,1000℃以上の温度で拡散処理を行う。エミ
ッタ21を形成した後,MOSトランジスタのソース・ド
レイン28, 29を形成するようにすれば,ソース・ドレイ
ン28, 29が1000℃以上の高温に曝されることがないか
ら,実効チャネル長が短くなることはなく,ソース・ド
レイン間の耐圧劣化を防ぐことができる。
【0022】また,不純物拡散による実効チャネル長の
ショート化はpチャネルMOSトランジスタにおいて特
に顕著なので,本発明はバイポーラCMOSに適用する
時,特に効果的である。
【0023】また,既に形成されているバイポーラトラ
ンジスタの電流利得を大きく変化させないために,ソー
ス・ドレイン28, 29の熱処理は 900℃を超えない温度で
行うべきである。
【0024】
【実施例】図1(a) 〜(d) は実施例を示す工程順断面図
(その1),図2(e) 〜(h) は実施例を示す工程順断面
図(その2)である。以下,これらの図を参照しながら
実施例について説明する。
【0025】図1(a) 参照 例えば,p型で比抵抗が10Ωcm,結晶方位(100)
のSi基板1にn+ 型埋込み層2,p+ 型埋込み層3を
形成する。n+ 型埋込み層2のシート抵抗は例えば25
Ω/□,p+ 型埋込み層3のシート抵抗は例えば35Ω
/□である。
【0026】次に,全面にn- 型のエピタキシャル層4
を例えば1μmの厚さに成長させた後,マスクを用いて
不純物をイオン注入し,n+ 型埋込み層2上のエピタキ
シャル層4にnウエル5,p+ 型埋込み層3上のエピタ
キシャル層4にpウエル6を形成する。nウエル5のド
ーズ量は例えば1×1013cm-2,pウエル6のドーズ量
は例えば1×1013cm-2である。
【0027】次に,エピタキシャル層4の表面に,例え
ばLOCOS法により,厚さが例えば 0.6μmのSiO
2 膜のフィールド絶縁膜7を形成し,素子分離を行う。
次いで,バイポーラトランジスタとMOSトランジスタ
を分離する例えば幅1μm,深さ3μmのトレンチアイ
ソレーション8a, 8bを形成する。8aは酸化膜, 8bはポリ
Si層を表す。
【0028】フィールド絶縁膜7に囲まれた素子領域
に,例えば厚さ 200ÅのSiO2 のゲート絶縁膜10を形
成した後, バイポーラトランジスタのコレクタ電極領域
にコンタクト抵抗を下げるため,例えばりん(P)を加
速エネルギー70keV,ドーズ量5×1015cm-2でイオン
注入し,コレクタコンタクト層9を形成する。
【0029】図1(b) 参照 バイポーラトランジスタのベース領域11のゲート絶縁膜
10を等方性エッチングで除去した後,全面にCVD法に
より厚さ1250ÅのポリSi膜12, 厚さ1250Åの例えばタ
ングステンシリサイド膜13を順次成長する。タングステ
ンシリサイドに替えて,モリブデンシリサイド,チタン
シリサイド等の高融点金属シリサイドまたは高融点金属
を使用することもできる。また,ポリSi膜だけの形成
でもよいが,その場合は膜厚を2500Åとする。
【0030】次に, ポリSi膜12, タングステンシリサ
イド膜13の抵抗を下げるため,ゲート電極領域14に,例
えば燐(P)を加速エネルギー50keV, ドーズ量7×
1015cm-2でイオン注入する。また,ベース電極領域15
に,例えばホウ素(B)を加速エネルギー25keV, ド
ーズ量5×1015cm-2でイオン注入する。
【0031】図1(c) 参照 全面に例えばCVD法により厚さが例えば3000ÅのSi
2 膜16を成長する。バイポーラトランジスタの内部ベ
ースを形成するため,マスク(図示せず)を用いて,S
iO2 膜16,タングステンシリサイド膜13,ポリSi膜
12を異方性エッチングによりエッチングして開孔16a を
形成する。
【0032】次いで,開孔16a 内に露出するベース電極
となるタングステンシリサイド膜13,ポリSi膜12の側
面及びエピタキシャル層4の表面を,例えば 900℃で熱
酸化し,厚さ150 Åの酸化膜を形成する。この加熱によ
りポリSi膜12中のホウ素がエピタキシャル層4へ拡散
し,外部ベース17a が形成される。
【0033】開孔16a から内部ベース形成のため,例え
ばホウ素を加速エネルギー10keV,ドーズ量3×1013
cm-2でイオン注入し,外部ベース17a に接続するp-
の内部ベース17b を形成する。
【0034】図1(d) 参照 全面に例えばCVD法により厚さ2500ÅのSiO2 膜を
成長した後,例えばリアクティブイオンエッチング(R
IE)法により開孔16a の側面に絶縁膜側壁18を形成す
る。
【0035】図2(e) 参照 全面に例えばCVD法により厚さ1000ÅのポリSi膜を
成長した後,例えばヒ素(As)を加速エネルギー40
keV,ドーズ量1×1016cm-2でイオン注入する。そのポ
リSi膜をRIE法によりエッチング・パターニングす
ることにより,エミッタ電極19を形成する。
【0036】全面に例えばCVD法により厚さ1000Åの
SiO2 膜20を成長した後,短時間の加熱法,例えばラ
ピッドサーマルアニール(RTA)により1050℃, 30
秒のアニールを行い,ヒ素をエミッタ電極19から内部ベ
ース17b へ拡散させ,内部ベース17b の中にn+ 型のエ
ミッタ21を形成する。この時点でバイポーラトランジス
タは完成する。
【0037】図2(f) 参照 マスク(図示せず)を用いてSiO2 膜20,SiO2
16,タングステンシリサイド膜13,ポリSi膜12を例え
ばRIE法によりエッチング・パターニングして,nウ
エル5上にゲート電極22, pウエル6上にゲート電極2
3, ベース領域11上にベース引出し電極24を形成する。
【0038】次に,ゲート電極22をマスクにしてnウエ
ル5に,例えばホウ素を加速エネルギー15keV,ドーズ
量1×1013cm-2でイオン注入して低濃度p型領域25を
形成し, 同様に, ゲート電極23をマスクにしてpウエル
6に,例えばりんを加速エネルギー50keV,ドーズ量1
×1013cm-2でイオン注入して低濃度n型領域26を形成
する。
【0039】図2(g) 参照 全面に例えばCVD法により厚さ2000ÅのSiO2 膜を
成長した後,それを例えばRIE法により異方性エッチ
ングし,ゲート電極22, 23の側面及びベース引出し電極
24の側面に絶縁膜側壁27を形成する。
【0040】次に,ゲート電極22とその絶縁膜側壁27を
マスクにして,nウエル5に例えばホウ素を加速エネル
ギー15keV,ドーズ量1×1015cm-2でイオン注入して
ソース・ドレイン28を形成する。同様に, ゲート電極23
とその絶縁膜側壁27をマスクにして,pウエル6に例え
ばヒ素を加速エネルギー70keV,ドーズ量4×1015cm
-2でイオン注入してソース・ドレイン29を形成する。
【0041】次に,800 ℃, 40分の熱処理を行い,ソ
ース・ドレイン28, 29領域の不純物を活性化する。 図2(h) 参照 SOGを全面に塗布し平坦化を行った後,例えばCVD
法により厚さ2000ÅのSiO2 膜30を成長する。マスク
(図示せず)を用いて例えばRIE法によりエッチング
して,ソース・ドレイン28, 29, コレクタコンタクト層
9,エミッタ電極19,ベース引出し電極24を露出するコ
ンタクトホールを形成する。次いで,全面に例えばアル
ミニウム膜をスパッタ法で形成し,マスク(図示せず)
を用いてそのアルミニウム膜をエッチング・パターニン
グして,pチャネルMOSのソース・ドレイン電極配線
31, nチャネルMOSのソース・ドレイン電極配線32,
コレクタ電極配線33, エミッタ電極配線34, ベース電極
配線35を形成する。
【0042】図3はチャネル長とソース・ドレイン間耐
圧の関係を示す図で,実施例のバイポーラCMOSと従
来例のバイポーラCMOSについて比較したものであ
る。pチャネルMOSは特にショートチャネル化が生じ
やすいので,pチャネルMOSについて比較した。
【0043】この図に見るように,本発明によれば,p
チャネルMOSのソース・ドレイン間耐圧の劣化を防ぐ
ことができる。これは,従来ソース・ドレイン領域の不
純物の拡散を促進していたバイポーラトランジスタの外
部ベース,エミッタ形成のための熱処理を,本発明では
MOSトランジスタのソース・ドレイン形成前に施して
いるからである。そのため,pチャネルMOSの実効チ
ャネル長がソース・ドレイン形成後変化しない。
【0044】図4はバイポーラトランジスタの形成後の
熱処理による電流利得(hFE)の変動を示す図である。
この図に見るように,バイポーラトランジスタ形成後の
熱処理温度を 800℃とすれば, 電流利得(hFE)の変動
を抑えることができる。したがって,バイポーラトラン
ジスタ形成後のMOSトランジスタのソース・ドレイン
の不純物の活性化処理は 800℃程度で行えばよい。
【0045】900 ℃では接地電流利得(hFE)は高くな
るものの,一定の値に抑えることが極めて難しくなる。
したがって,バイポーラトランジスタ形成後のMOSト
ランジスタのソース・ドレインの不純物の活性化処理は
900℃以上の温度で行うことは不可である。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
ショートチャネル化によるソース・ドレイン間耐圧の劣
化のないバイポーラCMOS,特にpチャネルMOSの
ソース・ドレイン間耐圧の劣化のないバイポーラCMO
Sを提供することができる。
【0047】本発明はバイポーラCMOSを主体とする
集積回路の高集積化に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) 〜(d) は実施例を示す工程順断面図(その
1)である。
【図2】(e) 〜(h) は実施例を示す工程順断面図(その
2)である。
【図3】チャネル長とソース・ドレイン間耐圧の関係を
示す図である。
【図4】熱処理による電流利得(hFE)の変動を示す図
である。
【図5】(a) 〜(d) は従来例を示す工程順断面図(その
1)である。
【図6】(e) 〜(g) は従来例を示す工程順断面図(その
2)である。
【符号の説明】
1は半導体基板でありSi基板であってp型Si基板 2は埋め込み層であってn+ 型埋め込み層 3は埋め込み層であってp+ 型埋め込み層 4はエピタキシャル層であってn- 型エピタキシャル層 5はnウエル 6はpウエル 7はフィールド絶縁膜 8aはトレンチアイソレーションであって酸化膜 8bはトレンチアイソレーションであってポリSi層 9はコレクタコンタクト層 10はゲート絶縁膜 11はベース領域 12は導電膜であってポリSi膜 13は導電膜であってシリサイド膜 14はゲート電極領域 15はベース電極領域 16は絶縁膜であってSiO2 膜 16a は開孔 17a は外部ベース 17b は内部ベース 18は絶縁膜側壁であってSiO2 側壁 19はエミッタ電極 20は絶縁膜であってSiO2 膜 21はエミッタ 22, 23はゲート電極 24はベース引出し電極 25は低濃度p型領域 26は低濃度n型領域 27は絶縁膜側壁であってSiO2 側壁 28, 29はソース・ドレイン 30は絶縁膜であってSiO2 膜 31, 32はソース・ドレイン電極配線 33はコレクタ電極配線 34はエミッタ電極配線 35はベース電極配線 41は絶縁膜であってSiO2 膜 42はゲート電極領域 43はベース電極領域 44, 45はゲート電極 46はベース引出し電極 47は低濃度p型領域 48は低濃度n型領域 49は絶縁膜側壁であってSiO2 側壁 50, 51はソース・ドレイン 52は絶縁膜であってSiO2 膜 52a は開孔 53a は外部ベース 53b は内部ベース 54は絶縁膜側壁であってSiO2 側壁 55はエミッタ電極 56はエミッタ 57, 58はソース・ドレイン電極配線 59はコレクタ電極配線 60はエミッタ電極配線 61はベース電極配線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バイポーラトランジスタとMOSトラン
    ジスタを含む半導体装置の製造において, バイポーラトランジスタのエミッタ(21)を形成した後に
    MOSトランジスタのソース・ドレイン(28, 29)を形成
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記MOSトランジスタは相補型MOS
    トランジスタであることを特徴とする請求項1記載の半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記MOSトランジスタのソース・ドレ
    イン(28, 29)の熱処理は, 900℃を超えない温度で行う
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置の製
    造方法。
JP3338966A 1991-12-20 1991-12-20 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05175437A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100564890B1 (ko) * 1996-11-19 2006-07-14 에스지에스톰슨마이크로일렉트로닉스소시에떼아노님 바이폴라/cmos집적회로의제조

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100564890B1 (ko) * 1996-11-19 2006-07-14 에스지에스톰슨마이크로일렉트로닉스소시에떼아노님 바이폴라/cmos집적회로의제조

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