JPH05190777A - Bi-cmos device and formation method of its buried layer - Google Patents

Bi-cmos device and formation method of its buried layer

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JPH05190777A
JPH05190777A JP2445292A JP2445292A JPH05190777A JP H05190777 A JPH05190777 A JP H05190777A JP 2445292 A JP2445292 A JP 2445292A JP 2445292 A JP2445292 A JP 2445292A JP H05190777 A JPH05190777 A JP H05190777A
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JP
Japan
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transistor
semiconductor substrate
forming
conductivity type
bipolar transistor
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JP2445292A
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Japanese (ja)
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Chihiro Arai
千広 荒井
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a Bi-CMOS device wherein its production cost is low, its electric characteristic is excellent and it has suppressed the generation of a digital noise by a method wherein a buried layer is formed without forming an epitaxial layer. CONSTITUTION:In a Bi-COMS device, N<-> buried layers 31, 32, 34, 35 which are formed by an ion implantation method are formed in a P-type semiconductor layer 11 at the lower-part side of, e.g. an NPN bipolar transistor 21 and a lateral PNP bipolar transistor 22 and at the lower-part side of a PMOS transistor 24 and an NMOS transistor 25 for a CMOS transistor 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、Bi−CMOSデバイ
スの埋込み層に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to buried layers for Bi-CMOS devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】バイポーラトランジスタと相補型MOS
(CMOS)トランジスタとを同一基板に形成したBi
−CMOSデバイスを、図3により説明する。図では一
例として、リトログレード構造のBi−CMOSデバイ
スのCMOSトランジスタ部分を示す。図に示すよう
に、P形シリコン基板71の上面側の全面にはN形エピ
タキシャル層72が形成されている。N形エピタキシャ
ル層72には、素子分離領域73を介して、Nウェル領
域74とPウェル領域75とが形成されている。このN
ウェル領域74とPウェル領域75とのそれぞれの下層
にはN+ 埋込み拡散層76とP+ 埋込み拡散層77とが
形成されている。上記Nウェル領域74にはバックゲー
トを有するNMOSトランジスタ78が形成されてい
る。またPウェル領域75にはバックゲートを有するP
MOSトランジスタ79が形成されている。上記NMO
Sトランジスタ78と上記PMOSトランジスタ79と
によってCMOSトランジスタ80が形成されている。
2. Description of the Related Art Bipolar transistor and complementary MOS
Bi with (CMOS) transistor formed on the same substrate
A CMOS device will be described with reference to FIG. In the figure, as an example, a CMOS transistor portion of a Bi-CMOS device having a retrograde structure is shown. As shown in the figure, an N-type epitaxial layer 72 is formed on the entire upper surface of the P-type silicon substrate 71. An N well region 74 and a P well region 75 are formed in the N type epitaxial layer 72 with an element isolation region 73 interposed therebetween. This N
An N + buried diffusion layer 76 and a P + buried diffusion layer 77 are formed below the well region 74 and the P well region 75, respectively. An NMOS transistor 78 having a back gate is formed in the N well region 74. Further, the P well region 75 has a P having a back gate.
A MOS transistor 79 is formed. Above NMO
A CMOS transistor 80 is formed by the S transistor 78 and the PMOS transistor 79.

【0003】また、上記N形エピタキシャル層72の下
層と、それに接続する上記P形シリコン基板71の上層
とには、N+ 埋込み拡散層(図示せず)が形成さてい
る。さらにN+ 埋込み拡散層上にはNPNバイポーラト
ランジスタ(図示せず)が形成されている。
An N + buried diffusion layer (not shown) is formed in the lower layer of the N type epitaxial layer 72 and the upper layer of the P type silicon substrate 71 connected thereto. Further, an NPN bipolar transistor (not shown) is formed on the N + buried diffusion layer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記B
i−CMOSデバイスでは、エピタキシャル層を形成す
るために製造コストが高くなる。また、NMOSトラン
ジスタのバックゲート(Pウェル領域)とP形シリコン
基板とを接続するいわゆるリトログレード構造のBi−
CMOSデバイスでは、ラッチアップ耐性に優れている
が、CMOSトランジスタのスイッチング時にPウェル
領域よりP形シリコン基板へ流れる貫通電流が発生し
て、この貫通電流がバイポーラトランジスタに悪影響を
及ぼすデジタルノイズになる。さらに、エピタキシャル
層を形成しないBi−CMOSプロセスでは、バイポー
ラトランジスタの形成領域の下方のシリコン基板中に埋
込み層を形成することができないので、例えばNPNバ
イポーラトランジスタでは飽和電圧Vce(sat)や
PNPバイポーラトランジスタの電流増幅率hFE等の特
性が低下し、また寄生PNPバイポーラトランジスタの
電流増幅率hFEが増大する。
However, the above B
In the i-CMOS device, the manufacturing cost is high because the epitaxial layer is formed. Also, a so-called retrograde structure Bi- connecting the back gate (P well region) of the NMOS transistor and the P-type silicon substrate.
The CMOS device has excellent resistance to latch-up, but a through current that flows from the P well region to the P-type silicon substrate is generated during switching of the CMOS transistor, and this through current becomes digital noise that adversely affects the bipolar transistor. Further, in the Bi-CMOS process in which the epitaxial layer is not formed, the buried layer cannot be formed in the silicon substrate below the formation region of the bipolar transistor. Therefore, for example, in the NPN bipolar transistor, the saturation voltage Vce (sat) or the PNP bipolar transistor is formed. The characteristics of the current amplification factor h FE and the like are deteriorated, and the current amplification factor h FE of the parasitic PNP bipolar transistor is increased.

【0005】本発明は、低コストで電気的性能に優れた
Bi−CMOSデバイスの埋込み層とその形成方法を提
供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a buried layer of a Bi-CMOS device which is low in cost and excellent in electric performance, and a method of forming the buried layer.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。すなわち、バイポー
ラトランジスタと相補型MOSトランジスタとを第1導
電形の半導体基板に形成したBi−CMOSデバイスで
あって、バイポーラトランジスタの下方側と相補型MO
Sトランジスタの下方側とにおける第1導電形の半導体
基板中に、イオン注入法によって形成される第2導電形
の埋込み層を設けたものである。
The present invention has been made to achieve the above object. That is, in a Bi-CMOS device in which a bipolar transistor and a complementary MOS transistor are formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type, a lower side of the bipolar transistor and a complementary MO transistor are provided.
A buried layer of the second conductivity type formed by an ion implantation method is provided in the semiconductor substrate of the first conductivity type on the lower side of the S transistor.

【0007】Bi−CMOSデバイスの埋込み層の形成
方法としては、まず第1の工程で、第1導電形の半導体
基板のCMOSトランジスタの形成領域に当該CMOS
トランジスタのウェル領域を形成するとともに、第1導
電形の半導体基板のバイポーラトランジスタの形成領域
に当該バイポーラトランジスタのウェル領域を形成す
る。次いで第2の工程で、第1導電形の半導体基板の上
層に前記バイポーラトランジスタの形成領域とCMOS
トランジスタのNMOSトランジスタの形成領域と同P
MOSトランジスタの形成領域とを分離する素子分離領
域を形成する。その後第3の工程で、イオン注入法によ
って、各ウェル領域の下層側の第1導電形の半導体基板
中に第2導電形の不純物を導入した後、拡散処理によっ
て、第2導電形の不純物を第1導電形の半導体基板中に
拡散して第2導電形の埋込み層を形成する。
As a method of forming a buried layer of a Bi-CMOS device, first, in a first step, the CMOS is formed in a formation region of a CMOS transistor of a semiconductor substrate of the first conductivity type.
The well region of the transistor is formed, and the well region of the bipolar transistor is formed in the formation region of the bipolar transistor on the semiconductor substrate of the first conductivity type. Next, in a second step, the bipolar transistor formation region and the CMOS are formed on the upper layer of the first conductivity type semiconductor substrate.
Same as the formation area of the NMOS transistor of the transistor
An element isolation region for isolating the formation region of the MOS transistor is formed. After that, in a third step, an impurity of the second conductivity type is introduced into the semiconductor substrate of the first conductivity type on the lower layer side of each well region by an ion implantation method, and then an impurity of the second conductivity type is diffused. A buried layer of the second conductivity type is formed by diffusing into a semiconductor substrate of the first conductivity type.

【0008】[0008]

【作用】上記構成のBi−CMOSデバイスでは、CM
OSトランジスタの形成領域の下方における第1導電形
の半導体基板中に第2導電形の埋込み層が形成されるの
で、CMOSトランジスタのウェル領域より第1導電形
の半導体基板に貫通電流が流れなくなる。このため、貫
通電流によるノイズが発生しなくなる。しかも、バイポ
ーラトランジスタの形成領域の下方における第1導電形
の半導体基板中に第2導電形の埋込み層を形成したの
で、例えばNPNバイポーラトランジスタでは飽和電圧
Vce(sat)の低下がない。またPNPバイポーラ
トランジスタでは電流増幅率hFEの低下がなく、さらに
寄生PNPバイポーラトランジスタの電流増幅率hFE
低下する。
In the Bi-CMOS device having the above structure, the CM
Since the buried layer of the second conductivity type is formed in the semiconductor substrate of the first conductivity type below the formation region of the OS transistor, the through current does not flow from the well region of the CMOS transistor to the semiconductor substrate of the first conductivity type. Therefore, noise due to the through current does not occur. Moreover, since the buried layer of the second conductivity type is formed in the semiconductor substrate of the first conductivity type below the formation region of the bipolar transistor, the saturation voltage Vce (sat) does not decrease in the NPN bipolar transistor, for example. Also there is no decrease in the current gain h FE is a PNP bipolar transistor, further current amplification factor h FE of the parasitic PNP bipolar transistor is lowered.

【0009】また上記Bi−CMOSデバイスの埋込み
層の形成方法では、第2導電形の埋込み層をイオン注入
法によって形成したので、製造コストが低くなる。
In the method of forming the buried layer of the Bi-CMOS device, the buried layer of the second conductivity type is formed by the ion implantation method, so that the manufacturing cost is reduced.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の実施例を図1に示す概略構成断面図
により説明する。図に示すように、第1導電形の半導体
基板(以下P形半導体基板と記す)11の上層には、素
子分離領域12が形成されている。上記P形半導体基板
11は、例えばP形単結晶シリコン基板よりなる。また
素子分離領域12は、LOCOS酸化膜13またはLO
COS酸化膜13とチャネルストッパー用Pウェル領域
14とよりなる。そして上記素子分離領域12によっ
て、P形半導体基板11の上層に設けられたNウェル領
域15,16,17,18とPウェル領域19とが分離
されている。各Nウェル領域15,16,17,18の
上層には、NPNバイポーラトランジスタ21,ラテラ
ルPNPバイポーラトランジスタ22,拡散抵抗23,
PMOSトランジスタ24とが形成されている。さらに
Pウェル領域19の上層には、NMOSトランジスタ2
5が形成されている。また上記PMOSトランジスタ2
4と上記NMOSトランジスタ25とによってCMOS
トランジスタ26が形成される。上記の如くに、Bi−
CMOSデバイス10が構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. As shown in the drawing, an element isolation region 12 is formed in an upper layer of a first conductivity type semiconductor substrate (hereinafter referred to as a P-type semiconductor substrate) 11. The P-type semiconductor substrate 11 is, for example, a P-type single crystal silicon substrate. The element isolation region 12 is formed of the LOCOS oxide film 13 or the LO
It comprises a COS oxide film 13 and a channel stopper P-well region 14. The element isolation region 12 separates the N well regions 15, 16, 17, 18 provided in the upper layer of the P type semiconductor substrate 11 from the P well region 19. An NPN bipolar transistor 21, a lateral PNP bipolar transistor 22, a diffusion resistor 23, and an NPN bipolar transistor 21 are provided on the upper layers of the N well regions 15, 16, 17, and 18, respectively.
A PMOS transistor 24 is formed. Further, in the upper layer of the P well region 19, the NMOS transistor 2
5 is formed. In addition, the PMOS transistor 2
4 and the above-mentioned NMOS transistor 25 form a CMOS
The transistor 26 is formed. As above, Bi-
The CMOS device 10 is configured.

【0011】上記各Nウェル領域15,16,17,1
8と上記Pウェル領域19とのそれぞれの下面側には、
第2導電形の埋込み層(例えばN+ 埋込み層)31,3
2,33,34,35が形成されている。以下各第2導
電形の埋込み層をN+ 埋込み層と記す。
Each of the N well regions 15, 16, 17, 1
8 and the P well region 19 on the lower surface side,
Second conductivity type buried layers (eg N + buried layer) 31, 3
2, 33, 34 and 35 are formed. Hereinafter, each buried layer of the second conductivity type is referred to as an N + buried layer.

【0012】上記構成のBi−CMOSデバイス10で
は、NMOSトランジスタ25のPウェル領域19の下
層側にN+ 埋込み層35を形成したので、NMOSトラ
ンジスタ25のPウェル領域19よりP形半導体基板1
1に貫通電流が流れなくなる。このため、貫通電流によ
るデジタルノイズの発生がなくなる。また、NPNバイ
ポーラトランジスタ21とラテラルPNPバイポーラト
ランジスタ22との下方におけるP形半導体基板11中
にN+ 埋込み層31,32を形成したので、例えばNP
Nバイポーラトランジスタ21では飽和電圧Vce(s
at)の低下がなくなり、ラテラルPNPバイポーラト
ランジスタ22では電流増幅率hFEの低下がなくなり、
また寄生PNPバイポーラトランジスタの電流増幅率h
FEを低下させることができる。
In the Bi-CMOS device 10 having the above structure, since the N + buried layer 35 is formed on the lower side of the P well region 19 of the NMOS transistor 25, the P type semiconductor substrate 1 is formed from the P well region 19 of the NMOS transistor 25.
No through current will flow to the unit 1. Therefore, digital noise due to the through current is eliminated. Since the N + buried layers 31 and 32 are formed in the P-type semiconductor substrate 11 below the NPN bipolar transistor 21 and the lateral PNP bipolar transistor 22, for example, NP
In the N bipolar transistor 21, the saturation voltage Vce (s
at) does not decrease, and the lateral PNP bipolar transistor 22 does not decrease the current amplification factor h FE .
Also, the current amplification factor h of the parasitic PNP bipolar transistor
FE can be reduced.

【0013】次に上記N+ 埋込み層31〜35の形成方
法を図2により説明する。ただし図面ではN+ 埋込み層
32,33は省略する。図2の(1)に示す第1の工程
では、例えば熱酸化法によって、第1導電形の半導体基
板(以下P形半導体基板と記す)11の上層に、例えば
50nmの酸化シリコン膜41を形成する。続いて、例
えば通常の化学的気相成長法によって、上記酸化シリコ
ン膜41の上面に窒化シリコン膜42を、例えば100
nm〜150nmの厚さに形成する。その後、通常のホ
トリソグラフィーとエッチングとによって、上記窒化シ
リコン膜42の2点鎖線で示す部分を除去して、LOC
OS酸化用マスク43を形成する。その後、上記ホトリ
ソグラフィーで形成したエッチングマスク(図示せず)
を除去する。
Next, a method of forming the N + buried layers 31 to 35 will be described with reference to FIG. However, the N + buried layers 32 and 33 are omitted in the drawing. In the first step shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 41 of, eg, 50 nm is formed on the upper layer of the first conductivity type semiconductor substrate (hereinafter referred to as P-type semiconductor substrate) 11 by, for example, a thermal oxidation method. To do. Then, a silicon nitride film 42 is formed on the upper surface of the silicon oxide film 41 by, for example, a normal chemical vapor deposition method, for example, 100
It is formed to a thickness of nm to 150 nm. Then, the portion indicated by the chain double-dashed line of the silicon nitride film 42 is removed by ordinary photolithography and etching, and the LOC
An OS oxidation mask 43 is formed. After that, an etching mask (not shown) formed by the above photolithography
To remove.

【0014】次いで図2の(2)に示すように、通常の
ホトリソグラフィーによって、NPNバイポーラトラン
ジスタ(21)の形成領域51,ラテラルPNPバイポ
ーラトランジスタ(22)の形成領域(図示せず),拡
散抵抗(23)の形成領域(図示せず),PMOSトラ
ンジスタ(24)の形成領域54の各領域上に開口を設
けたイオン注入マスク44を、上記酸化シリコン膜41
上に形成する。このイオン注入マスク44は、例えばレ
ジストで形成する。次いで通常のイオン注入法によっ
て、上記窒化シリコン膜製のLOCOS酸化用マスク4
3と酸化シリコン膜41とを通して、P形半導体基板1
1中に、例えばN形不純物としてリン(例えばP+ )を
イオン注入する。このときのイオン注入条件としては、
例えば打ち込みエネルギーを90keV、ドーズ量を1
×1013個/cm2 に設定する。
Then, as shown in FIG. 2B, the formation region 51 of the NPN bipolar transistor (21), the formation region (not shown) of the lateral PNP bipolar transistor (22), and the diffusion resistance are formed by ordinary photolithography. (23) forming region (not shown), the PMOS transistor (24) forming region 54 is provided with an ion implantation mask 44 provided with an opening on each region.
Form on top. The ion implantation mask 44 is formed of, for example, a resist. Then, by a normal ion implantation method, the LOCOS oxidation mask 4 made of the above silicon nitride film.
3 and the silicon oxide film 41, the P-type semiconductor substrate 1
For example, phosphorus (for example, P + ) as N-type impurities is ion-implanted into the substrate 1. Ion implantation conditions at this time are as follows.
For example, the implantation energy is 90 keV and the dose is 1
It is set to × 10 13 pieces / cm 2 .

【0015】その後、上記イオン注入マスク44を、例
えばアッシャー処理および硫酸過水によるウェット処理
によって除去する。続いて図2の(3)に示すように、
通常のホトリソグラフィーによって、NMOSトランジ
スタ(25)の形成領域55上に開口を設けたイオン注
入マスク45を、上記酸化シリコン膜41上に形成す
る。このイオン注入マスク45は、上記同様に、例えば
レジストで形成する。次いで通常のイオン注入法によっ
て、上記窒化シリコン膜製のLOCOS酸化用マスク4
3と酸化シリコン膜41とを通して、P形半導体基板1
1中に、例えばP形不純物としてホウ素(例えばB+
をイオン注入する。このときのイオン注入条件として
は、例えば打ち込みエネルギーを180keV、ドーズ
量を5×1012個/cm2 に設定する。
After that, the ion implantation mask 44 is removed by, for example, an asher process and a wet process using sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture. Then, as shown in (3) of FIG.
An ion implantation mask 45 having an opening formed on the formation region 55 of the NMOS transistor (25) is formed on the silicon oxide film 41 by ordinary photolithography. The ion implantation mask 45 is formed of, for example, a resist as described above. Then, by a normal ion implantation method, the LOCOS oxidation mask 4 made of the above silicon nitride film.
3 and the silicon oxide film 41, the P-type semiconductor substrate 1
1 in which, for example, boron (eg, B + ) as a P-type impurity
Is ion-implanted. As the ion implantation conditions at this time, for example, the implantation energy is set to 180 keV and the dose amount is set to 5 × 10 12 pieces / cm 2 .

【0016】その後、上記イオン注入マスク45を、例
えばアッシャー処理および硫酸過水によるウェット処理
によって除去する。次いで図2の(4)に示すように、
拡散処理を行うことによって、P形半導体基板11中に
イオン注入したリンを拡散して、Nウェル領域15,1
8を形成するとともに、P形半導体基板11中にイオン
注入したホウ酸を拡散して、Pウェル領域19を形成す
る。次いで第2の工程における通常のLOCOS酸化を
行って、P形半導体基板11の上層に、酸化シリコンよ
りなる素子分離領域のLOCOS酸化膜13を形成す
る。その後LOCOS酸化用マスク43(2点鎖線で示
す部分)を、例えばウェットエッチングによって除去す
る。
After that, the ion implantation mask 45 is removed by, for example, an asher process and a wet process using sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture. Then, as shown in (4) of FIG.
By performing the diffusion process, the ion-implanted phosphorus in the P-type semiconductor substrate 11 is diffused, and the N-well regions 15 and 1 are formed.
8 is formed, and boric acid ion-implanted into the P-type semiconductor substrate 11 is diffused to form a P well region 19. Then, the normal LOCOS oxidation in the second step is performed to form the LOCOS oxide film 13 of the element isolation region made of silicon oxide on the upper layer of the P-type semiconductor substrate 11. After that, the LOCOS oxidation mask 43 (portion indicated by a chain double-dashed line) is removed by, for example, wet etching.

【0017】続いて図2の(5)に示す第3の工程で
は、通常のイオン注入法によって、上記酸化シリコン膜
41を通して、上記各Nウェル領域15,18とPウェ
ル領域19との各下層のP形半導体基板11中に、例え
ばリン(例えばP+ )をイオン注入する。このときのイ
オン注入条件としては、例えば打ち込みエネルギーを2
MeV〜3MeV、ドーズ量を1×1013個/cm2
1×1014個/cm2 に設定する。上記ドーズ量は、望
ましくは5×1013個/cm2 以下に設定する。また打
ち込みエネルギーが2MeV〜3MeV程度の場合に
は、1MeV程度でダブルチャージまたはトリプルチャ
ージしたリンをイオン注入する。その後、拡散処理によ
って、リンをP形半導体基板11中に拡散し、N+ 埋込
み層31,34,35を形成する。上記拡散処理は、後
の工程(例えばゲート酸化膜形成工程またはゲートpo
ly−Si膜形成工程等の熱を加える工程)で行う。
Then, in a third step shown in FIG. 2 (5), the lower layers of the N well regions 15 and 18 and the P well region 19 are passed through the silicon oxide film 41 by a normal ion implantation method. Phosphorus (for example, P + ) is ion-implanted into the P-type semiconductor substrate 11. The ion implantation conditions at this time are, for example, implantation energy of 2
MeV to 3 MeV, the dose amount is 1 × 10 13 pieces / cm 2 to
It is set to 1 × 10 14 pieces / cm 2 . The dose amount is preferably set to 5 × 10 13 pieces / cm 2 or less. When the implantation energy is about 2 MeV to 3 MeV, double-charged or triple-charged phosphorus is ion-implanted at about 1 MeV. Then, phosphorus is diffused into the P-type semiconductor substrate 11 by the diffusion process to form the N + buried layers 31, 34 and 35. The diffusion process is performed in a subsequent step (for example, a gate oxide film forming step or a gate po
This is performed in a step of applying heat such as a ly-Si film forming step).

【0018】上記形成方法では、LOCOS酸化膜の素
子分離領域12を形成した後にN+ 埋込み層31,3
4,35を形成したが、N+ 埋込み層31,34,35
を形成するためのイオン注入は、LOCOS酸化前に行
うことも可能である。また上記説明では、N+ 埋込み層
(32),(33)(図1参照)の形成方法の説明を省
略したが、各N+ 埋込み層(32),(33)は、上記
+ 埋込み層31,34,35と同時に、かつ同様にし
て形成することができる。さらにチャネルストッパー用
Pウェル領域(14)(図1参照)を、上記Pウェル領
域19と同時に形成することも可能である。
In the above-mentioned forming method, the N + buried layers 31 and 3 are formed after the element isolation region 12 of the LOCOS oxide film is formed.
4, 35 are formed, but the N + buried layers 31, 34, 35 are formed.
It is also possible to perform the ion implantation for forming the film before the LOCOS oxidation. Although the description of the method for forming the N + buried layers (32) and (33) (see FIG. 1) is omitted in the above description, the N + buried layers (32) and (33) are the same as the N + buried layers. It can be formed simultaneously with 31, 34, and 35 and in the same manner. Further, the channel stopper P-well region (14) (see FIG. 1) can be formed simultaneously with the P-well region 19.

【0019】なお、上記処理を行ってN+ 埋込み層31
〜35(ただしN+ 埋込み層32,33の形成方法の説
明は省略)を形成したP形半導体基板11に、前記図1
で説明したNPNバイポーラトランジスタ(21),ラ
テラルPNPバイポーラトランジスタ(22),拡散抵
抗(23),PMOSトランジスタ(24),NMOS
トランジスタ(25)等を形成するのは、既に提案され
ている通常の製造プロセスによって行う。したがって、
上記製造プロセスの製造は、ここでは省略する。
It should be noted that the N + buried layer 31 is subjected to the above processing.
1 to 35 (however, the description of the method of forming the N + buried layers 32 and 33 is omitted) is performed on the P-type semiconductor substrate 11 shown in FIG.
NPN bipolar transistor (21), lateral PNP bipolar transistor (22), diffusion resistance (23), PMOS transistor (24), NMOS described in
The transistor (25) and the like are formed by the usual manufacturing process already proposed. Therefore,
The manufacture of the above manufacturing process is omitted here.

【0020】上記Bi−CMOSデバイスの埋込み層の
形成方法によれば、N+ 埋込み層31〜35をイオン注
入法と熱拡散処理とによって形成したので、エピタキシ
ャル層を形成する従来の埋込み層の形成方法よりも製造
コストが低くなる。
According to the method for forming the buried layer of the Bi-CMOS device, since the N + buried layers 31 to 35 are formed by the ion implantation method and the thermal diffusion process, the conventional buried layer for forming the epitaxial layer is formed. Manufacturing cost is lower than the method.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上、説明したように請求項1の発明に
よれば、第1導電形の半導体基板の設けたBi−CMO
Sデバイスにおける各トランジスタ形成領域の下方の第
1導電型の半導体基板中に第2導電形の埋込み層を形成
したので、CMOSトランジスタにおけるNMOSトラ
ンジスタのウェル領域より第1導電形の半導体基板に流
れようとする貫通電流は第2導電形の埋込み層によって
遮られて流れなくなる。このため、貫通電流によるデジ
タルノイズの発生がなくなり、バイポーラトランジスタ
の電気的特性の向上が図れる。また請求項2の発明によ
れば、第2導電形の埋込み層をイオン注入法によって形
成したので、製造コストを低減することが可能になる。
As described above, according to the first aspect of the invention, the Bi-CMO provided with the semiconductor substrate of the first conductivity type is provided.
Since the buried layer of the second conductivity type is formed in the semiconductor substrate of the first conductivity type below each transistor formation region in the S device, the well region of the NMOS transistor in the CMOS transistor may flow to the semiconductor substrate of the first conductivity type. The through current is blocked by the buried layer of the second conductivity type and stops flowing. Therefore, the generation of digital noise due to the through current is eliminated, and the electrical characteristics of the bipolar transistor can be improved. Further, according to the invention of claim 2, since the buried layer of the second conductivity type is formed by the ion implantation method, the manufacturing cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例の概略構成断面図である。FIG. 1 is a schematic configuration sectional view of an example.

【図2】埋込み層の形成方法の工程図である。FIG. 2 is a process drawing of a method for forming a buried layer.

【図3】従来例の概略構成断面図である。FIG. 3 is a schematic configuration sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 Bi−CMOSデバイス 11 P形半導体基板 12 素子分離領域 15 Nウェル領域 16 Nウェル領域 17 Nウェル領域 18 Nウェル領域 19 Pウェル領域 21 NPNバイポーラトランジスタ 24 PMOSトランジスタ 25 NMOSトランジスタ 26 CMOSトランジスタ 31 N+ 埋込み層 32 N+ 埋込み層 33 N+ 埋込み層 34 N+ 埋込み層 35 N+ 埋込み層 54 PMOSトランジスタ(24)の形成領域 55 NMOSトランジスタ(25)の形成領域10 Bi-CMOS device 11 P-type semiconductor substrate 12 Element isolation region 15 N well region 16 N well region 17 N well region 18 N well region 19 P well region 21 NPN bipolar transistor 24 PMOS transistor 25 NMOS transistor 26 CMOS transistor 31 N + Buried layer 32 N + Buried layer 33 N + Buried layer 34 N + Buried layer 35 N + Buried layer 54 Forming region of PMOS transistor (24) 55 Forming region of NMOS transistor (25)

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年4月3日[Submission date] April 3, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0002[Name of item to be corrected] 0002

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0002】[0002]

【従来の技術】バイポーラトランジスタと相補型MOS
(CMOS)トランジスタとを同一基板に形成したBi
−CMOSデバイスを、図3により説明する。図では一
例として、リトログレード構造のBi−CMOSデバイ
スのCMOSトランジスタ部分を示す。図に示すよう
に、P形シリコン基板71の上面側の全面にはN形エピ
タキシャル層72が形成されている。N形エピタキシャ
ル層72には、素子分離領域73を介して、Nウェル領
域74とPウェル領域75とが形成されている。このN
ウェル領域74とPウェル領域75とのそれぞれの下層
にはN埋込み拡散層76とP埋込み拡散層77とが
形成されている。上記Nウェル領域74にはバックゲー
トを有するPMOSトランジスタ78が形成されてい
る。またPウェル領域75にはバックゲートを有するN
MOSトランジスタ79が形成されている。上記PMO
Sトランジスタ78と上記NMOSトランジスタ79と
によってCMOSトランジスタ80が形成されている。
2. Description of the Related Art Bipolar transistor and complementary MOS
Bi with (CMOS) transistor formed on the same substrate
A CMOS device will be described with reference to FIG. In the figure, as an example, a CMOS transistor portion of a Bi-CMOS device having a retrograde structure is shown. As shown in the figure, an N-type epitaxial layer 72 is formed on the entire upper surface of the P-type silicon substrate 71. An N well region 74 and a P well region 75 are formed in the N type epitaxial layer 72 with an element isolation region 73 interposed therebetween. This N
An N + buried diffusion layer 76 and a P + buried diffusion layer 77 are formed below the well region 74 and the P well region 75, respectively. A PMOS transistor 78 having a back gate is formed in the N well region 74. The P well region 75 has an N having a back gate.
A MOS transistor 79 is formed. Above PMO
A CMOS transistor 80 is formed by the S transistor 78 and the NMOS transistor 79.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0014】次いで図2の(2)に示すように、通常の
ホトリソグラフィーによって、NPNバイポーラトラン
ジスタ(21)の形成領域51,ラテラルPNPバイポ
ーラトランジスタ(22)の形成領域(図示せず),拡
散抵抗(23)の形成領域(図示せず),PMOSトラ
ンジスタ(24)の形成領域54の各領域上に開口を設
けたイオン注入マスク44を、上記酸化シリコン膜41
上に形成する。このイオン注入マスク44は、例えばレ
ジストで形成する。次いで通常のイオン注入法によっ
て、上記窒化シリコン膜製のLOCOS酸化用マスク4
3と酸化シリコン膜41とを通して、P形半導体基板1
1中に、例えばN形不純物としてリン(例えばP)を
イオン注入する。このときのイオン注入条件としては、
例えば打ち込みエネルギーを180keV、ドーズ量を
5×1012個/cmに設定する。
Then, as shown in FIG. 2B, the formation region 51 of the NPN bipolar transistor (21), the formation region (not shown) of the lateral PNP bipolar transistor (22), and the diffusion resistance are formed by ordinary photolithography. (23) forming region (not shown), the PMOS transistor (24) forming region 54 is provided with an ion implantation mask 44 provided with an opening on each region.
Form on top. The ion implantation mask 44 is formed of, for example, a resist. Then, by a normal ion implantation method, the LOCOS oxidation mask 4 made of the above silicon nitride film.
3 and the silicon oxide film 41, the P-type semiconductor substrate 1
For example, phosphorus (for example, P + ) as N-type impurities is ion-implanted into the substrate 1. Ion implantation conditions at this time are as follows.
For example, the implantation energy is set to 180 keV and the dose amount is set to 5 × 10 12 pieces / cm 2 .

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】その後、上記イオン注入マスク44を、例
えばアッシャー処理および硫酸過水によるウェット処理
によって除去する。続いて図2の(3)に示すように、
通常のホトリソグラフィーによって、NMOSトランジ
スタ(25)の形成領域55上に開口を設けたイオン注
入マスク45を、上記酸化シリコン膜41上に形成す
る。このイオン注入マスク45は、上記同様に、例えば
レジストで形成する。次いで通常のイオン注入法によっ
て、上記窒化シリコン膜製のLOCOS酸化用マスク4
3と酸化シリコン膜41とを通して、P形半導体基板1
1中に、例えばP形不純物としてホウ素(例えばB
をイオン注入する。このときのイオン注入条件として
は、例えば打ち込みエネルギーを90keV、ドーズ量
を1×1013個/cmに設定する。
After that, the ion implantation mask 44 is removed by, for example, an asher process and a wet process using sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture. Then, as shown in (3) of FIG.
An ion implantation mask 45 having an opening formed on the formation region 55 of the NMOS transistor (25) is formed on the silicon oxide film 41 by ordinary photolithography. The ion implantation mask 45 is formed of, for example, a resist as described above. Then, by a normal ion implantation method, the LOCOS oxidation mask 4 made of the above silicon nitride film.
3 and the silicon oxide film 41, the P-type semiconductor substrate 1
1 in which, for example, boron (eg, B + ) as a P-type impurity
Is ion-implanted. As the ion implantation conditions at this time, for example, the implantation energy is set to 90 keV and the dose amount is set to 1 × 10 13 ions / cm 2 .

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0017】続いて図2の(5)に示す第3の工程で
は、通常のイオン注入法によって、上記酸化シリコン膜
41を通して、上記各Nウェル領域15,18とPウェ
ル領域19との各下層のP形半導体基板11中に、例え
ばリン(例えばP)をイオン注入する。このときのイ
オン注入条件としては、例えば打ち込みエネルギーを1
MeV〜5MeV、ドーズ量を1×1012個/cm
〜1×1015個/cmに設定する。上記ドーズ量
は、望ましくは5×1013個/cm以下に設定す
る。また打ち込みエネルギーが2MeV〜3MeV程度
の場合には、1MeV程度でダブルチャージまたはトリ
プルチャージしたリンをイオン注入する。その後、拡散
処理によって、リンをP形半導体基板11中に拡散し、
埋込み層31,34,35を形成する。上記拡散処
理は、後の工程(例えばゲート酸化膜形成工程またはゲ
ートpoly−Si膜形成工程等の熱を加える工程)で
行う。
Then, in a third step shown in FIG. 2 (5), the lower layers of the N well regions 15 and 18 and the P well region 19 are passed through the silicon oxide film 41 by a normal ion implantation method. Phosphorus (for example, P + ) is ion-implanted into the P-type semiconductor substrate 11. The ion implantation condition at this time is, for example, an implantation energy of 1
MeV to 5 MeV, the dose amount is 1 × 10 12 pieces / cm 2.
˜1 × 10 15 pieces / cm 2 is set. The dose amount is preferably set to 5 × 10 13 pieces / cm 2 or less. When the implantation energy is about 2 MeV to 3 MeV, double-charged or triple-charged phosphorus is ion-implanted at about 1 MeV. Then, phosphorus is diffused into the P-type semiconductor substrate 11 by a diffusion process,
The N + buried layers 31, 34 and 35 are formed. The diffusion process is performed in a subsequent step (for example, a step of applying heat such as a gate oxide film forming step or a gate poly-Si film forming step).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バイポーラトランジスタと相補型MOS
トランジスタとを第1導電形の半導体基板に形成するB
i−CMOSデバイスにおいて、 前記バイポーラトランジスタの下方側と前記相補型MO
Sトランジスタの下方側とにおける前記第1導電形の半
導体基板中に、イオン注入法によって形成される第2導
電形の埋込み層を設けたことを特徴とするBi−CMO
Sデバイス。
1. A bipolar transistor and a complementary MOS
Forming a transistor on a semiconductor substrate of the first conductivity type B
In an i-CMOS device, the lower side of the bipolar transistor and the complementary MO
A second-conductivity-type buried layer formed by an ion implantation method is provided in the first-conductivity-type semiconductor substrate on the lower side of the S-transistor.
S device.
【請求項2】 バイポーラトランジスタと相補型MOS
トランジスタとを第1導電形の半導体基板に形成するB
i−CMOSデバイスの埋込み層の形成方法であって、 前記第1導電形の半導体基板の相補型MOSトランジス
タの形成領域に、当該相補型MOSトランジスタのウェ
ル領域を形成するとともに、当該第1導電形の半導体基
板のバイポーラトランジスタの形成領域に、当該バイポ
ーラトランジスタのウェル領域を形成する第1の工程
と、 前記第1導電形の半導体基板の上層に、前記バイポーラ
トランジスタの形成領域と前記相補型MOSトランジス
タのNMOSトランジスタの形成領域と同相補型MOS
トランジスタのPMOSトランジスタの形成領域とを分
離する素子分離領域を形成する第2の工程と、 イオン注入法によって、前記各ウェル領域の下層側の前
記第1導電形の半導体基板中に第2導電形の不純物を導
入した後、拡散処理によって、当該第2導電形の不純物
を第1導電形の半導体基板中に拡散して第2導電形の埋
込み層を形成する第3の工程とを行うことを特徴とする
Bi−CMOSデバイスの埋込み層の形成方法。
2. A bipolar transistor and a complementary MOS
Forming a transistor on a semiconductor substrate of the first conductivity type B
A method of forming a buried layer of an i-CMOS device, comprising forming a well region of a complementary MOS transistor in a formation region of a complementary MOS transistor of a semiconductor substrate of the first conductivity type, and forming a well region of the complementary MOS transistor. Forming a well region of the bipolar transistor in a bipolar transistor formation region of the semiconductor substrate, and forming the bipolar transistor formation region and the complementary MOS transistor in an upper layer of the semiconductor substrate of the first conductivity type. Complementary MOS with the formation region of the NMOS transistor
A second step of forming an element isolation region for isolating a PMOS transistor formation region of the transistor, and a second conductivity type in the semiconductor substrate of the first conductivity type under each well region by an ion implantation method. And a third step of forming a second conductivity type buried layer by diffusing the second conductivity type impurities into the first conductivity type semiconductor substrate by a diffusion process. A method for forming a buried layer of a characteristic Bi-CMOS device.
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WO1998015006A1 (en) * 1996-09-30 1998-04-09 Lsi Logic Corporation Circuit isolation in an integrated circuit

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