JPH05206158A - Bipolar transistor and manufacture thereof, and semiconductor device provided with bipolar transistor and mos transistor and manufacture thereof - Google Patents

Bipolar transistor and manufacture thereof, and semiconductor device provided with bipolar transistor and mos transistor and manufacture thereof

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JPH05206158A
JPH05206158A JP3440392A JP3440392A JPH05206158A JP H05206158 A JPH05206158 A JP H05206158A JP 3440392 A JP3440392 A JP 3440392A JP 3440392 A JP3440392 A JP 3440392A JP H05206158 A JPH05206158 A JP H05206158A
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JP
Japan
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forming
region
layer
film
silicon
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Japanese (ja)
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Hiroyuki Miwa
浩之 三輪
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Priority to US08/007,232 priority patent/US5352624A/en
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Abstract

PURPOSE:To form a bipolar transistor having high performance and a small forming area in a silicon layer in which a back gate type MOS transistor can be formed on an SOI substrate. CONSTITUTION:A p-type base region 15 is formed on an n-type silicon layer 12 of a thin film SOI substrate 11, an n<+> type emitter region 16 is formed on the upper layer, an n<+> type collector region 17 is formed on the layer 12 at both or one side of the region 15 through part of the layer 12, and a p<+> type base leading electrode 19 to be connected to the region 15 is provided on a lower insulating layer 18 of the region 15. This semiconductor device has a bipolar transistor 1 and a back gate type MOS transistor having another silicon layer of the substrate 11 as a channel on the substrate 11.

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、バイポーラトランジス
タとその製造方法およびバイポーラトランジスタとMO
Sトランジスタとを搭載した半導体装置とその製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar transistor, a method of manufacturing the same, a bipolar transistor and an MO transistor.
The present invention relates to a semiconductor device having an S transistor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】大規模集積回路は、より一層の大規模
化,高性能化が要求されている。その中で、低消費電力
で高集積化が可能なCMOSトランジスタと高速動作性
に優れたバイポーラトランジスタとを同一基板に搭載し
たBi−CMOSデバイスが提案されている。
2. Description of the Related Art Large-scale integrated circuits are required to have a larger scale and higher performance. Among them, a Bi-CMOS device has been proposed in which a CMOS transistor capable of high integration with low power consumption and a bipolar transistor excellent in high-speed operability are mounted on the same substrate.

【0003】ところが、ゲート長がサブハーフミクロン
程度に微細化された電界効果型MOSトランジスタ(以
下MOSFETと記す)では、短チャネル効果によるサ
ブスレッショールド特性の低下が問題となっている。そ
こでこの問題を解決するものとして、完全空乏型の薄膜
SOI構造のMOSトランジスタが提案されている。こ
の完全空乏型の薄膜SOI構造のMOSトランジスタ
は、SOI構造のシリコン薄膜の膜厚を、空乏層の厚さ
以下に形成することによって、ドレイン電界をゲートに
終端させ、ソース領域に到達しないようにしている。こ
のため、短チャネル効果によるサブスレッショールド特
性の低下が抑えられる。
However, in a field effect type MOS transistor (hereinafter referred to as MOSFET) whose gate length is miniaturized to a sub-half micron, there is a problem that the subthreshold characteristic is deteriorated by the short channel effect. Therefore, as a solution to this problem, a MOS transistor having a fully depleted thin film SOI structure has been proposed. In this complete depletion type thin film SOI structure MOS transistor, the thickness of the SOI structure silicon thin film is made equal to or less than the thickness of the depletion layer so that the drain electric field is terminated at the gate and does not reach the source region. ing. Therefore, the deterioration of the subthreshold characteristics due to the short channel effect can be suppressed.

【0004】さらに薄膜SOI構造のMOSFETで
は、反転層形成時のシリコン薄膜内のバンドの曲がりを
抑えて、キャリアの表面散乱を少なくしている。このた
め、キャリア移動度が大きくなる。特にSOI基板のシ
リコン薄膜をゲート電極で挟んだいわゆるダブルゲート
構造のMOSFETでは、SOI基板のシリコン薄膜に
形成した単一ゲート構造のMOSFETに比較して、ト
ランスコンダクタンスgmが大きくなる。
Further, in the MOSFET having the thin film SOI structure, the bending of the band in the silicon thin film at the time of forming the inversion layer is suppressed to reduce the surface scattering of carriers. Therefore, carrier mobility is increased. In particular, a so-called double-gate structure MOSFET in which a silicon thin film of an SOI substrate is sandwiched by gate electrodes has a larger transconductance gm than a MOSFET of a single gate structure formed in a silicon thin film of an SOI substrate.

【0005】次にSOI基板のシリコン薄膜をゲート電
極で挟んだいわゆるダブルゲート構造のMOSFET
を、図9により説明する。図に示すように、基板111
上に酸化シリコンよりなる絶縁層112が形成されてい
る。この絶縁層112の上層にはシリコン薄膜113が
形成されている。このシリコン薄膜113には、チャネ
ル形成領域114が形成されている。またチャネル形成
領域114の一方側のシリコン薄膜113にはソース領
域115が形成されていて、他方側にはドレイン領域1
16が形成されている。さらにチャネル形成領域114
の下方には、バックゲート絶縁膜117を介してバック
ゲート電極118が形成されている。上記チャネル形成
領域114の上方には、フロントゲート絶縁膜119を
介してフロントゲート電極120が形成されている。
Next, a so-called double-gate structure MOSFET in which a silicon thin film on an SOI substrate is sandwiched between gate electrodes
Will be described with reference to FIG. As shown, the substrate 111
An insulating layer 112 made of silicon oxide is formed on top. A silicon thin film 113 is formed on the insulating layer 112. A channel forming region 114 is formed in the silicon thin film 113. A source region 115 is formed in the silicon thin film 113 on one side of the channel forming region 114, and a drain region 1 is formed on the other side.
16 are formed. Further, the channel forming region 114
A back gate electrode 118 is formed under the back gate insulating film 117. A front gate electrode 120 is formed above the channel forming region 114 via a front gate insulating film 119.

【0006】上記フロントゲート電極120側の全面に
は絶縁膜121が形成されている。上記ソース,ドレイ
ン領域115,116上の絶縁膜121にはコンタクト
ホール122,123が設けられている。このコンタク
トホール122,123を通してソース,ドレイン領域
115,116に接続する電極124,125が形成さ
れている。上記の如くして、SOI基板のシリコン薄膜
113をバックゲート電極118とフロントゲート電極
120とで挟んだいわゆるダブルゲート構造のMOSF
ET110が形成される。
An insulating film 121 is formed on the entire surface on the side of the front gate electrode 120. Contact holes 122 and 123 are provided in the insulating film 121 on the source and drain regions 115 and 116. Electrodes 124 and 125 connected to the source / drain regions 115 and 116 through the contact holes 122 and 123 are formed. As described above, the so-called double gate structure MOSF in which the silicon thin film 113 of the SOI substrate is sandwiched between the back gate electrode 118 and the front gate electrode 120.
ET110 is formed.

【0007】上記MOSFET110とともに搭載可能
なバイポーラトランジスタを、図10の概略構成断面図
と図11のレイアウト図とにより説明する。図10に示
すように、SOI基板131は絶縁層132とn形シリ
コン薄膜133とで形成されている。このn形シリコン
薄膜133には素子分離領域134,135が形成され
ている。素子分離領域134側のn形シリコン薄膜13
3の上層には、酸化シリコン膜136が形成されてい
る。またn形シリコン薄膜133の上面には、上記酸化
シリコン膜136の一部分にオーバラップする状態にn
+ コレクタ電極137が設けられている。このn+ コレ
クタ電極137の素子分離領域134側の側壁にはサイ
ドウォール絶縁膜138が形成されている。
A bipolar transistor that can be mounted together with the MOSFET 110 will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. 10 and the layout diagram of FIG. As shown in FIG. 10, the SOI substrate 131 is formed of an insulating layer 132 and an n-type silicon thin film 133. Element isolation regions 134 and 135 are formed in the n-type silicon thin film 133. N-type silicon thin film 13 on the element isolation region 134 side
A silicon oxide film 136 is formed on the third layer. In addition, the upper surface of the n-type silicon thin film 133 is n-shaped so as to overlap a part of the silicon oxide film 136.
A + collector electrode 137 is provided. A sidewall insulating film 138 is formed on the sidewall of the n + collector electrode 137 on the element isolation region 134 side.

【0008】またn形シリコン薄膜133の素子分離領
域134側にはn+ エミッタ領域139が形成されてい
る。さらにn+ エミッタ領域139側で上記サイドウォ
ール絶縁膜138の下方のn形シリコン薄膜133に
は、p形ベース領域140が形成されている。さらに図
11に示すように、上記p形ベース領域140には、p
形ベースコンタクト部141,142が接続されてい
る。このp形ベースコンタクト部141,142は、当
該p形ベース領域140と同様のp形不純物を拡散した
拡散層により形成されている。また素子分離領域135
側のn形シリコン薄膜133がn形コレクタ領域143
になる。上記説明した如くに、横型npnバイポーラト
ランジスタ130が形成されている。
On the element isolation region 134 side of the n-type silicon thin film 133, an n + emitter region 139 is formed. Further, a p-type base region 140 is formed in the n-type silicon thin film 133 below the sidewall insulating film 138 on the n + emitter region 139 side. Further, as shown in FIG. 11, in the p-type base region 140, p
The base contact portions 141 and 142 are connected. The p-type base contact portions 141 and 142 are formed of a diffusion layer in which p-type impurities are diffused, similar to the p-type base region 140. In addition, the element isolation region 135
The n-type silicon thin film 133 on the side is the n-type collector region 143.
become. As described above, the lateral npn bipolar transistor 130 is formed.

【0009】上記横型npnバイポーラトランジスタ1
30はSOI基板131のn形シリコン薄膜133に形
成されているので、前記図9で説明したMOSFET
(110)と上記横型npnバイポーラトランジスタ1
30とを同一SOI基板に搭載することが可能になる。
The lateral npn bipolar transistor 1 described above.
Since 30 is formed on the n-type silicon thin film 133 of the SOI substrate 131, the MOSFET described in FIG.
(110) and the lateral npn bipolar transistor 1
30 and 30 can be mounted on the same SOI substrate.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記横
型のnpnバイポーラトランジスタでは、サイドウォー
ル絶縁膜の幅がベース領域の幅になる。このため、ベー
ス領域の幅が100nm以下になるので、ベース領域と
のコンタクトを、当該ベース領域から離してとることが
必要になる。このため、寄生容量が大きくなり電気的特
性を低下させる。またベース領域が大きくなるので、素
子面積が増大し、高集積化ができない。
However, in the lateral npn bipolar transistor described above, the width of the sidewall insulating film is the width of the base region. Therefore, the width of the base region is 100 nm or less, and it is necessary to make contact with the base region away from the base region. As a result, the parasitic capacitance increases and the electrical characteristics deteriorate. Moreover, since the base region becomes large, the element area increases, and high integration cannot be achieved.

【0011】本発明は、電気的特性と高集積化とに優れ
ているバイポーラトランジスタとその製造方法およびそ
のバイポーラトランジスタとMOSトランジスタとを搭
載した半導体装置とその製造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 bipolar transistor excellent in electrical characteristics and high integration, a manufacturing method thereof, a semiconductor device having the bipolar transistor and a MOS transistor mounted therein, and a manufacturing method thereof. ..

【0012】[0012]

【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
ラトランジスタとしては、SOI基板のシリコン層の上
層にベース領域とエミッタ領域とが形成されていて、ベ
ース領域の両側または一方側のシリコン層に、このシリ
コン層の一部分を介してコレクタ領域が形成され、かつ
ベース領域の下方におけるSOI基板の絶縁層中に、こ
のベース領域に接続するベース取り出し電極が形成され
ているものである。
The present invention has been made to achieve the above object. That is, as a bipolar transistor, a base region and an emitter region are formed in the upper layer of a silicon layer of an SOI substrate, and a collector region is formed in a silicon layer on both sides or one side of the base region via a part of this silicon layer. A base lead electrode connected to the base region is formed in the insulating layer of the SOI substrate below the base region.

【0013】上記バイポーラトランジスタの製造方法と
しては、シリコン基板に第1の絶縁層を形成した後、第
1の絶縁層に溝を形成する。次いで溝内にベース取り出
し電極を形成した後、溝形成側の全面に第2の絶縁層を
成膜して絶縁層を形成する。続いてシリコン基板の一部
分を除去してシリコン層を形成した後、このシリコン層
上に分離用パターンと絶縁膜とを形成する。次いでベー
ス取り出し電極上のシリコン層に対して両側またはいず
れか一方側にコレクタ領域を形成し、続いてエミッタ領
域を形成する部分上における絶縁膜と多結晶シリコン膜
と分離用パターンとを除去してエミッタコンタクト部を
形成する。次いでエミッタコンタクト部の側壁にサイド
ウォール絶縁膜を形成した後、取り出し電極形成膜を成
膜する。そして取り出し電極形成膜より不純物を拡散し
てシリコン層にベース領域とエミッタ領域とを形成した
後、取り出し電極形成膜でエミッタ取り出し電極を形成
する。
As a method of manufacturing the above bipolar transistor, after forming a first insulating layer on a silicon substrate, a groove is formed in the first insulating layer. Next, after forming a base extraction electrode in the groove, a second insulating layer is formed on the entire surface on the groove forming side to form an insulating layer. Then, a part of the silicon substrate is removed to form a silicon layer, and then a separation pattern and an insulating film are formed on the silicon layer. Next, collector regions are formed on both sides or one side of the silicon layer on the base take-out electrode, and then the insulating film, the polycrystalline silicon film, and the separation pattern on the portion where the emitter region is formed are removed. An emitter contact portion is formed. Next, after forming a sidewall insulating film on the sidewall of the emitter contact portion, a lead electrode forming film is formed. Then, impurities are diffused from the extraction electrode formation film to form a base region and an emitter region in the silicon layer, and then an extraction electrode formation film is formed using the extraction electrode formation film.

【0014】バイポーラトランジスタとMOSトランジ
スタとを搭載した半導体装置は、上記説明したバイポー
ラトランジスタと、同一SOI基板に形成した第2のシ
リコン層の上面にゲート絶縁膜を介して形成したゲート
電極と、ゲート電極の両側の第2のシリコン層に形成し
たソース・ドレイン領域と、シリコン層の下面に接続す
るバックゲート絶縁膜を介してSOI基板の絶縁層中に
形成したバックゲート電極とよりなるバイポーラトラン
ジスタとにより構成される。
A semiconductor device having a bipolar transistor and a MOS transistor mounted thereon includes the bipolar transistor described above, a gate electrode formed on the upper surface of a second silicon layer formed on the same SOI substrate via a gate insulating film, and a gate. A bipolar transistor comprising a source / drain region formed on the second silicon layer on both sides of the electrode and a back gate electrode formed in the insulating layer of the SOI substrate via a back gate insulating film connected to the lower surface of the silicon layer; It is composed of

【0015】上記半導体装置の製造方法としては、MO
Sトランジスタ形成領域のシリコン基板にバックゲート
絶縁膜を形成し、次いで半導体基板の全面に第1の絶縁
層を形成した後、バイポーラトランジスタ形成領域上と
MOSトランジスタ形成領域上との第1の絶縁層に溝を
形成する。次いでバイポーラトランジスタ形成領域側の
溝内にベース取り出し電極形成するとともに、MOSト
ランジスタ形成領域側の溝内にバックゲート電極を形成
し、その後第1の絶縁層側の全面に第2の絶縁層を形成
する。次いでシリコン基板の一部分を除去して、SOI
基板の第1のシリコン層と第2のシリコン層とを形成す
る。その後第1のシリコン層上の分離用パターンを形成
するとともに、第2のシリコン層の上面にゲート絶縁膜
を形成する。さらに多結晶シリコン膜と絶縁膜とを形成
し、続いて第1のシリコン層にコレクタ領域を形成す
る。次いでエミッタ領域を形成する部分上にエミッタコ
ンタクト部を形成するとともに、多結晶シリコン膜でコ
レクタ取り出し電極を形成し、かつ多結晶シリコン膜で
ゲート電極を形成する。続いてエミッタコンタクト部の
側壁にエミッタサイドウォール絶縁膜を形成し、絶縁膜
側の全面に多結晶シリコン膜を形成した後、第1のシリ
コン層にベース領域とエミッタ領域とを形成するととも
に、ゲート電極の両側の第2のシリコン層にソース・ド
レイン領域を形成する。その後多結晶シリコン膜でエミ
ッタ取り出し電極を形成するとともにゲート電極の両側
にソース・ドレイン取り出し電極を形成する。
As a method of manufacturing the above semiconductor device, MO
After forming a back gate insulating film on the silicon substrate in the S transistor forming region and then forming a first insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate, a first insulating layer on the bipolar transistor forming region and the MOS transistor forming region is formed. To form a groove. Next, a base lead electrode is formed in the groove on the side of the bipolar transistor formation region, a back gate electrode is formed in the groove on the side of the MOS transistor formation region, and then a second insulation layer is formed on the entire surface on the side of the first insulation layer. To do. Then, a portion of the silicon substrate is removed to remove the SOI
A first silicon layer and a second silicon layer of the substrate are formed. After that, a separation pattern is formed on the first silicon layer, and a gate insulating film is formed on the upper surface of the second silicon layer. Further, a polycrystalline silicon film and an insulating film are formed, and then a collector region is formed in the first silicon layer. Next, an emitter contact portion is formed on a portion where an emitter region is formed, a collector lead electrode is formed of a polycrystalline silicon film, and a gate electrode is formed of a polycrystalline silicon film. Subsequently, an emitter sidewall insulating film is formed on the sidewall of the emitter contact portion, a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface on the insulating film side, and then a base region and an emitter region are formed in the first silicon layer, and a gate is formed. Source / drain regions are formed in the second silicon layer on both sides of the electrode. After that, an emitter lead-out electrode is formed of a polycrystalline silicon film, and source / drain lead-out electrodes are formed on both sides of the gate electrode.

【0016】[0016]

【作用】上記構成のバイポーラトランジスタは、SOI
基板の絶縁層に設けた溝の内部にベース取り出し電極を
形成し、このベース取り出し電極上にベース領域を形成
し、さらにベース領域の両側または一方側にコレクタ領
域を形成したことにより、ベース電極の取り出しがベー
ス領域の近くで取り出せる。このため、寄生容量が小さ
くなり電気的特性が高まる。またベース領域が小さくな
るので、バイポーラトランジスタの形成面積が縮小され
る。
The bipolar transistor having the above-described structure is an SOI
By forming the base take-out electrode inside the groove provided in the insulating layer of the substrate, forming the base region on the base take-out electrode, and further forming the collector region on both sides or one side of the base region, It can be taken out near the base area. Therefore, the parasitic capacitance is reduced and the electrical characteristics are improved. Further, since the base region is small, the formation area of the bipolar transistor is reduced.

【0017】上記バイポーラトランジスタの製造方法で
は、SOI基板の絶縁層になる第1の絶縁層に溝を形成
した後、この溝内にベース取り出し電極を形成したの
で、ベース領域とベース取り出し電極とが接近した状態
に形成される。
In the method of manufacturing a bipolar transistor described above, after the groove is formed in the first insulating layer which becomes the insulating layer of the SOI substrate, the base lead electrode is formed in this groove, so that the base region and the base lead electrode are separated from each other. Formed in close proximity.

【0018】上記半導体装置では、SOI基板の絶縁層
に設けた溝の内部にベース取り出し電極を形成し、ベー
ス取り出し電極上にベース領域を形成したことにより、
ベース電極の取り出しが容易になる。このため、寄生容
量が小さくなり電気的特性が高まる。またベース領域が
小さくなるので、バイポーラトランジスタの形成面積が
縮小化される。さらにシリコン層が薄く形成されるの
で、同一のSOI基板にバックゲート型のMOSトラン
ジスタを形成することが可能になる。
In the above semiconductor device, the base take-out electrode is formed inside the groove provided in the insulating layer of the SOI substrate, and the base region is formed on the base take-out electrode.
The base electrode can be taken out easily. Therefore, the parasitic capacitance is reduced and the electrical characteristics are improved. Further, since the base region becomes smaller, the formation area of the bipolar transistor can be reduced. Furthermore, since the silicon layer is formed thin, it becomes possible to form a back gate type MOS transistor on the same SOI substrate.

【0019】上記半導体装置の製造方法では、薄膜SO
I基板の絶縁層に溝を形成して、その溝の内部にベース
取り出し電極を形成し、さらにベース取り出し電極上に
ベース領域が形成されるシリコン層を形成したので、S
OI基板のシリコン層を厚く形成する必要がない。この
ため、MOSトランジスタ形成領域のシリコン層も同時
に形成されるために、同一SOI基板にバイポーラトラ
ンジスタとMOSトランジスタとをほぼ同一のプロセス
で製造することが容易になる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, the thin film SO
Since a groove is formed in the insulating layer of the I substrate, a base take-out electrode is formed inside the groove, and a silicon layer in which a base region is formed is formed on the base take-out electrode.
It is not necessary to form a thick silicon layer of the OI substrate. Therefore, since the silicon layer in the MOS transistor formation region is also formed at the same time, it becomes easy to manufacture the bipolar transistor and the MOS transistor on the same SOI substrate in substantially the same process.

【0020】[0020]

【実施例】本発明の実施例を図1の概略構成断面図によ
り説明する。図1に示すように、SOI基板には、例え
ば薄膜SOI基板11を用いる。この薄膜SOI基板1
1を構成する第1導電形(以下n形と記す)シリコン層
12には、素子分離領域13,14が形成されている。
この素子分離領域13,14間のn形シリコン層12の
一部分には第2導電形(以下p形と記す)ベース領域1
5が形成されている。上記p形ベース領域15の上層に
はn+ エミッタ領域16が形成されている。またp形ベ
ース領域15の両側または一方側におけるn形シリコン
層12には、当該n形シリコン層12の一部分を介して
+ コレクタ領域17が形成されている。
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 FIG. 1, for example, a thin film SOI substrate 11 is used as the SOI substrate. This thin film SOI substrate 1
Element isolation regions 13 and 14 are formed in a first conductivity type (hereinafter referred to as n-type) silicon layer 12 which constitutes the element 1.
A second conductivity type (hereinafter referred to as p-type) base region 1 is formed in a part of the n-type silicon layer 12 between the element isolation regions 13 and 14.
5 is formed. An n + emitter region 16 is formed in the upper layer of the p-type base region 15. Further, on the n-type silicon layer 12 on both sides or one side of the p-type base region 15, an n + collector region 17 is formed via a part of the n-type silicon layer 12.

【0021】さらにp形ベース領域15の下方における
薄膜SOI基板11を構成する絶縁層18中には、p形
ベース領域15に接続するp+ ベース取り出し電極19
が形成されている。またp+ ベース取り出し電極19の
下方の絶縁層18中には、p+ ベース取り出し電極19
に接続する低抵抗層20が形成されている。
Further, in the insulating layer 18 constituting the thin film SOI substrate 11 below the p-type base region 15, a p + base lead-out electrode 19 connected to the p-type base region 15 is formed.
Are formed. The p + base during under the insulating layer 18 of the take-out electrode 19, p + base contact electrode 19
The low-resistance layer 20 connected to is formed.

【0022】また上記n形シリコン層12の上面の一部
には分離用パターン21が形成されている。この分離用
パターン21にオーバラップする状態で、上記素子分離
領域13,14の各側には、n+ コレクタ領域17に接
続するn+ コレクタ取り出し電極22が形成されてい
る。さらに各n+ コレクタ取り出し電極22上には絶縁
膜23が形成されていて、n+ エミッタ領域16上の絶
縁膜23にはエミッタコンタクト部24が形成されてい
る。このエミッタコンタクト部24の側壁にはエミッタ
サイドウォール絶縁膜25が形成されている。さらにエ
ミッタコンタクト部24には、n+ エミッタ領域16に
接続するn+ エミッタ取り出し電極26が形成されてい
る。上記の如くに、バイポーラトランジスタ1が構成さ
れている。なお上記説明では、第1導電形をn形、第2
導電形をp形として説明したが、逆に第1導電形をp
形、第2導電形をn形とすることも可能である。
A separation pattern 21 is formed on a part of the upper surface of the n-type silicon layer 12. While overlapping to the separation pattern 21, on each side of the isolation region 13 and 14, n + collector contact electrode 22 connected to the n + collector region 17 are formed. Further, an insulating film 23 is formed on each n + collector extraction electrode 22, and an emitter contact portion 24 is formed on the insulating film 23 on the n + emitter region 16. An emitter sidewall insulating film 25 is formed on the sidewall of the emitter contact portion 24. Furthermore the emitter contact 24, n + emitter lead-out electrode 26 to be connected to the n + emitter region 16 is formed. The bipolar transistor 1 is configured as described above. In the above description, the first conductivity type is the n-type and the second conductivity type is the second type.
Although the conductivity type is described as p-type, conversely, the first conductivity type is p-type.
The second conductivity type may be the n-type.

【0023】上記バイポーラトランジスタ1は、薄膜S
OI基板11中にp+ ベース取り出し電極19を形成
し、このp+ ベース取り出し電極19に接続する状態に
薄膜SOI基板11のn形シリコン層12を形成したこ
とにより、真性領域(p形ベース領域15,n+ エミッ
タ領域16,n+ コレクタ領域17)と最小限のコンタ
クト領域(p+ ベース取り出し電極19)とにより構成
される。このため、バイポーラトランジスタ1の形成面
積が小さくなる。またバイポーラトランジスタ1の周囲
が絶縁体でほぼ覆われているので、高性能化される。
The bipolar transistor 1 is a thin film S.
By forming the p + base extraction electrode 19 in the OI substrate 11 and forming the n-type silicon layer 12 of the thin film SOI substrate 11 in a state of being connected to the p + base extraction electrode 19, the intrinsic region (p-type base region) is formed. 15, n + emitter region 16, n + collector region 17) and a minimum contact region (p + base extraction electrode 19). Therefore, the formation area of the bipolar transistor 1 is reduced. Further, since the periphery of the bipolar transistor 1 is almost covered with an insulator, the performance is improved.

【0024】次に上記バイポーラトランジスタ1の製造
方法を、図2〜図4の製造工程図(その1)〜(その
3)により説明する。図2の(1)に示すように、第1
の工程を行う。この工程では、まず例えば通常のLOC
OS酸化法によって、第1導電形(以下n形と記す)シ
リコン基板31の表層に素子分離領域13,14を、例
えば200nmの厚さに形成する。
Next, a method of manufacturing the bipolar transistor 1 will be described with reference to manufacturing process diagrams (No. 1) to (No. 3) of FIGS. As shown in (1) of FIG.
Process. In this process, first, for example, a normal LOC
By the OS oxidation method, element isolation regions 13 and 14 are formed in a surface layer of a first conductivity type (hereinafter referred to as n type) silicon substrate 31 to a thickness of 200 nm, for example.

【0025】その後、例えば化学的気相成長法によっ
て、素子分離領域13,14側の全面に第1の絶縁層3
2を形成する。この第1の絶縁層32は、例えば酸化シ
リコンで形成する。その後レジストを塗布して表面が平
坦なレジスト膜(図示せず)を形成した後、上記レジス
ト膜と上記第1の絶縁層32の上層をエッチバック処理
して当該第1の絶縁層32の膜厚を、例えば300nm
〜400nmにするとともに、当該第1の絶縁層32の
表面を平坦化する。続いて通常のホトリソグラフィーと
エッチングとによって、上記第1の絶縁層32の一部分
にn形シリコン基板31に達する溝33を形成する。上
記エッチングは、シリコンに対する酸化シリコンの選択
比が大きいエッチング条件にて行う。
After that, the first insulating layer 3 is formed on the entire surface on the element isolation regions 13 and 14 side by, for example, a chemical vapor deposition method.
Form 2. The first insulating layer 32 is formed of, for example, silicon oxide. After that, a resist is applied to form a resist film (not shown) having a flat surface, and then the resist film and the upper layer of the first insulating layer 32 are etched back to perform a film of the first insulating layer 32. The thickness is, for example, 300 nm
˜400 nm, and the surface of the first insulating layer 32 is flattened. Then, a groove 33 reaching the n-type silicon substrate 31 is formed in a part of the first insulating layer 32 by usual photolithography and etching. The etching is performed under etching conditions in which the selection ratio of silicon oxide to silicon is large.

【0026】次いで第2の工程を行う。この工程では、
まず図2の(2)に示すように、例えば化学的気相成長
法によって、例えば酸化シリコン膜(34)を成膜す
る。続いてこの酸化シリコン膜(34)をエッチバック
処理して、上記溝33の側壁にサイドウォール35を形
成する。このサイドウォール35は、後述するp形ベー
ス領域(15)とp+ ベース取り出し領域(19)との
位置合わせ余裕を与える。
Next, the second step is performed. In this process,
First, as shown in (2) of FIG. 2, for example, a silicon oxide film (34) is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. Subsequently, the silicon oxide film (34) is subjected to an etch back process to form a sidewall 35 on the sidewall of the groove 33. The sidewalls 35 provide a margin for alignment between the p-type base region (15) and the p + base take-out region (19) described later.

【0027】次いで例えば、化学的気相成長法によっ
て、上記溝33の内部と上記第1の絶縁層32の上面と
に、例えばp形の多結晶シリコン膜36を形成する。そ
の後レジストを塗布して表面が平坦なレジスト膜(図示
せず)を形成した後、エッチバック処理によって、上記
レジスト膜と上記多結晶シリコン膜36の2点鎖線で示
す部分を除去して、溝33の内部に多結晶シリコン膜3
6よりなるp+ ベース取り出し電極19を形成する。こ
のp+ ベース取り出し電極19は、50nm〜100n
mの厚さに形成される。なお、上記多結晶シリコン膜3
6は、成膜後に例えばイオン注入法によって、n形の不
純物〔例えばホウ素(B+ )〕を導入してもよい。
Then, for example, a p-type polycrystalline silicon film 36 is formed inside the groove 33 and on the upper surface of the first insulating layer 32 by, for example, a chemical vapor deposition method. After that, a resist is applied to form a resist film (not shown) having a flat surface, and then a portion indicated by a chain double-dashed line of the resist film and the polycrystalline silicon film 36 is removed by an etch back process to form a groove. Polycrystalline silicon film 3 inside 33
A p + base take-out electrode 19 of 6 is formed. The p + base take-out electrode 19 has a thickness of 50 nm to 100 n.
It is formed to a thickness of m. The polycrystalline silicon film 3
6 may introduce an n-type impurity [for example, boron (B + )] after the film formation by, for example, an ion implantation method.

【0028】その後図2の(3)に示すように、p+
ース取り出し電極19の抵抗を下げるために、p+ ベー
ス取り出し電極19上の溝33の内部に、例えばタング
ステン(W)を選択成長させて、タングステン電極37
を形成する。
As shown in the subsequent Figure 2 (3), in order to reduce the resistance of the p + base contact electrode 19, in the trench 33 on the p + base contact electrode 19, selective growth, for example, tungsten (W) Let the tungsten electrode 37
To form.

【0029】続いて例えば化学的気相成長法によって、
第1の絶縁層32側の全面に酸化シリコン膜よりなる第
2の絶縁層38を形成する。上記第1の絶縁層32と第
2の絶縁層38とによって、絶縁層18が形成される。
その後、第2の絶縁層38の表面を平坦に研磨した後、
通常のウエハの貼り合わせ法によって、ベースウエハと
して、例えば単結晶シリコンウエハ39を貼り合わせ
る。
Then, for example, by chemical vapor deposition,
A second insulating layer 38 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface on the first insulating layer 32 side. The insulating layer 18 is formed by the first insulating layer 32 and the second insulating layer 38.
Then, after polishing the surface of the second insulating layer 38 to be flat,
For example, a single crystal silicon wafer 39 is bonded as a base wafer by a normal wafer bonding method.

【0030】次いで図3の(4)に示すように、第3の
工程で、例えば研削と研磨(通常のラッピング)によっ
て、素子分離領域13,14が表出するまで上記n形シ
リコン基板31の2点鎖線で示す部分を除去する。この
とき、素子分離領域13,14が研磨ストッパーにな
る。そして素子分離領域13,14間にn形シリコン層
12を形成する。このときのn形シリコン層12の厚さ
は、通常素子分離領域13,14の厚さのおよそ1/2
になる。なお上記図3の(4)に示す図は、上記図2の
(3)に示す図を反転した状態で示す。また図3の
(5)以降に示す図も、上記図2の(3)に示す図を反
転した状態で示す。
Then, as shown in FIG. 3D, in the third step, the n-type silicon substrate 31 is exposed until the element isolation regions 13 and 14 are exposed by, for example, grinding and polishing (normal lapping). The portion indicated by the chain double-dashed line is removed. At this time, the element isolation regions 13 and 14 serve as polishing stoppers. Then, the n-type silicon layer 12 is formed between the element isolation regions 13 and 14. At this time, the thickness of the n-type silicon layer 12 is usually about 1/2 of the thickness of the element isolation regions 13 and 14.
become. The diagram shown in (4) of FIG. 3 is shown in an inverted state of the diagram shown in (3) of FIG. Further, the drawings shown in (5) and subsequent figures in FIG. 3 are also shown in an inverted state of the drawing shown in (3) in FIG.

【0031】次いで図3の(5)に示すように、第4の
工程を行う。この工程では、まず、例えば通常の熱酸化
法によって、上記n形シリコン層12の表層に分離用絶
縁膜40を形成する。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、上記分離用絶縁膜40の2
点鎖線で示す部分を除去して分離用パターン41を形成
する。なおホトリソグラフィー時において、分離用絶縁
膜40中に不純物が侵入するのを防ぐために、分離用絶
縁膜40の上面側に多結晶シリコン膜42を形成するこ
とも可能である。
Next, as shown in FIG. 3 (5), a fourth step is performed. In this step, first, the isolation insulating film 40 is formed on the surface layer of the n-type silicon layer 12 by, for example, a normal thermal oxidation method. After that, by the usual photolithography and etching, 2 of the isolation insulating film 40 is removed.
The part indicated by the dotted chain line is removed to form the separation pattern 41. It is also possible to form the polycrystalline silicon film 42 on the upper surface side of the isolation insulating film 40 in order to prevent impurities from entering the isolation insulating film 40 during photolithography.

【0032】続いて図3の(6)に示すように、第5の
工程を行う。この工程では、まず通常の化学的気相成長
法によって、分離用パターン41側の全面に多結晶シリ
コン膜43を形成する。続いて通常のイオン注入法によ
って、上記多結晶シリコン膜43に、n形の不純物とし
て、例えばヒ素(As+ )を導入する。そして、通常の
拡散処理によって、素子分離領域13,14のうちの一
方側または両方側におけるn形シリコン層12の上層に
+ コレクタ領域17を形成する。
Subsequently, as shown in (6) of FIG. 3, a fifth step is performed. In this step, first, a polycrystalline silicon film 43 is formed on the entire surface of the separation pattern 41 side by a normal chemical vapor deposition method. Subsequently, for example, arsenic (As + ) is introduced into the polycrystalline silicon film 43 as an n-type impurity by a normal ion implantation method. Then, an n + collector region 17 is formed on the n-type silicon layer 12 on one side or both sides of the element isolation regions 13 and 14 by a normal diffusion process.

【0033】その後例えば、通常の化学的気相成長法に
よって、上記多結晶シリコン膜43の上面に酸化シリコ
ンよりなる絶縁膜44を形成する。次いで通常のホトリ
ソグラフィーとエッチングとによって、上記絶縁膜44
と多結晶シリコン膜43と分離用パターン41との2点
鎖線で示す部分を除去してエミッタコンタクト部24を
形成する。同時に上記多結晶シリコン膜43で上記n形
シリコン層12に接続するn+ コレクタ取り出し電極4
5を形成する。
After that, for example, an insulating film 44 made of silicon oxide is formed on the upper surface of the polycrystalline silicon film 43 by an ordinary chemical vapor deposition method. Then, the insulating film 44 is formed by ordinary photolithography and etching.
Then, the portion indicated by the chain double-dashed line between the polycrystalline silicon film 43 and the separation pattern 41 is removed to form the emitter contact portion 24. At the same time, the n + collector take-out electrode 4 connected to the n-type silicon layer 12 by the polycrystalline silicon film 43.
5 is formed.

【0034】次いで図4の(7)に示すように、通常の
化学的気相成長法によって、上記エミッタコンタクト部
24の内壁を含む上記絶縁膜44側の全面に、酸化シリ
コンよりなるサイドウォール用絶縁膜46を形成する。
その後通常のエッチバック処理によって、上記サイドウ
ォール用絶縁膜46をエッチバックして、エミッタコン
タクト部24の側壁にエミッタサイドウォール絶縁膜2
5を形成する。
Then, as shown in (7) of FIG. 4, a sidewall made of silicon oxide is formed on the entire surface on the side of the insulating film 44 including the inner wall of the emitter contact portion 24 by a normal chemical vapor deposition method. The insulating film 46 is formed.
After that, the sidewall insulating film 46 is etched back by a normal etchback process, and the emitter sidewall insulating film 2 is formed on the sidewall of the emitter contact portion 24.
5 is formed.

【0035】続いて図4の(8)に示すように、第6の
工程を行う。この工程では、例えば、通常の化学的気相
成長法によって、多結晶シリコン膜よりなる取り出し電
極形成膜47を形成する。次いで、例えば、通常のイオ
ン注入法によって、上記取り出し電極形成膜47中に、
p形の不純物として、例えばホウ素(B+ )を導入す
る。続いてアニール処理を行って、上記p形の不純物を
エミッタコンタクト部24の取り出し電極形成膜47よ
りn形シリコン層12の上層に拡散して、p形ベース領
域15を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (8), a sixth step is performed. In this step, the extraction electrode forming film 47 made of a polycrystalline silicon film is formed by, for example, a normal chemical vapor deposition method. Then, for example, by a normal ion implantation method, in the extraction electrode forming film 47,
For example, boron (B + ) is introduced as the p-type impurity. Then, an annealing treatment is performed to diffuse the p-type impurities from the extraction electrode forming film 47 of the emitter contact portion 24 to the upper layer of the n-type silicon layer 12 to form the p-type base region 15.

【0036】その後、例えば、通常のイオン注入法によ
って、上記取り出し電極形成膜47中に、n形の不純物
として、例えばヒ素(As+ )を導入する。続いてアニ
ール処理を行って、上記n形の不純物をエミッタコンタ
クト部24の取り出し電極形成膜47より上記p形ベー
ス領域15の上層に拡散して、n+ エミッタ領域16を
形成する。
After that, for example, arsenic (As + ) is introduced as an n-type impurity into the extraction electrode forming film 47 by a normal ion implantation method. Then, annealing treatment is performed to diffuse the n-type impurities from the extraction electrode forming film 47 of the emitter contact portion 24 to the upper layer of the p-type base region 15 to form the n + emitter region 16.

【0037】次いで、例えば、通常のホトリソグラフィ
ーとエッチングとによって、上記取り出し電極形成膜4
7の2点鎖線で示す部分を除去し、当該取り出し電極形
成膜47でn+ エミッタ取り出し電極26を形成する。
Then, the extraction electrode forming film 4 is formed by, for example, ordinary photolithography and etching.
The portion indicated by the two-dot chain line 7 is removed, and the n + emitter extraction electrode 26 is formed by the extraction electrode forming film 47.

【0038】なお、上記取り出し電極形成膜47中の第
1導電形(例えばn形)の不純物と第2導電形(例えば
p形)の不純物とを、同一の拡散処理によって、同時に
n形シリコン層12に拡散して、上記p形ベース領域1
5とn+ エミッタ領域16とを形成することも可能であ
る。
The first conductivity type (for example, n type) impurities and the second conductivity type (for example, p type) impurities in the extraction electrode forming film 47 are simultaneously subjected to the same diffusion treatment to simultaneously form the n type silicon layer. 12 and diffuses into the p-type base region 1
It is also possible to form 5 and the n + emitter region 16.

【0039】その後図4の(9)に示すように、例え
ば、化学的気相成長法によって、酸化シリコンよりなる
層間絶縁膜50を形成する。さらにホトリソグラフィー
とエッチングとによって、n+ コレクタ取り出し電極4
5上とn+ エミッタ取り出し電極26上とにコンタクト
ホール51,52を形成した後、通常の金属電極の形成
方法によって、コンタクトホール51に、ベース電極
(図示せず)を形成するとともに、コンタクトホール5
2にエミッタ電極(図示せず)を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (9), an interlayer insulating film 50 made of silicon oxide is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. Further, by photolithography and etching, the n + collector take-out electrode 4
5 and the n + emitter take-out electrode 26, contact holes 51 and 52 are formed, and then a base electrode (not shown) is formed in the contact hole 51 and a contact hole is formed by a normal metal electrode forming method. 5
2, an emitter electrode (not shown) is formed.

【0040】上記製造方法では、薄膜SOI基板11の
第1の絶縁層32中に、バイポーラトランジスタ1のp
+ ベース取り出し電極19を形成した後、薄膜SOI基
板11のn形シリコン層12を形成したので、n形シリ
コン層12の厚さを薄く形成することが可能になる。な
お上記説明では、第1導電形をn形、第2導電形をp形
として説明したが、逆に第1導電形をp形、第2導電形
をn形とすることも可能である。
In the manufacturing method described above, p of the bipolar transistor 1 is formed in the first insulating layer 32 of the thin film SOI substrate 11.
Since the + base extraction electrode 19 is formed and then the n-type silicon layer 12 of the thin film SOI substrate 11 is formed, the thickness of the n-type silicon layer 12 can be reduced. In the above description, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, conversely, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.

【0041】次に第2の実施例として、上記薄膜SOI
基板11に上記バイポーラトランジスタ1とMOSトラ
ンジスタとを搭載した半導体装置を、図5の概略構成断
面図により説明する。図に示すように、薄膜SOI基板
11には、上記第1の実施例で説明したバイポーラトラ
ンジスタ1と以下に説明するMOSトランジスタ2とが
搭載されている。上記バイポーラトランジスタ1の構造
は、上記第1の実施例で説明したと同様なので、ここで
の説明は省略する。
Next, as a second embodiment, the thin film SOI described above is used.
A semiconductor device in which the bipolar transistor 1 and the MOS transistor are mounted on the substrate 11 will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG. As shown in the figure, on the thin film SOI substrate 11, the bipolar transistor 1 described in the first embodiment and the MOS transistor 2 described below are mounted. Since the structure of the bipolar transistor 1 is the same as that described in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

【0042】次に上記MOSトランジスタ2の構造を説
明する。図に示すように、薄膜SOI基板11には、バ
イポーラトランジスタ1を形成した第1のシリコン層6
0(第1の実施例のシリコン層12に相当する)に対し
て素子分離領域14を介した位置にn形の第2のシリコ
ン層61が形成されている。この第2のシリコン層61
の上面にはゲート絶縁膜62が形成されている。このゲ
ート絶縁膜62は、例えば、酸化シリコン膜よりなる。
上記ゲート絶縁膜62の上面にはゲート電極63が形成
されている。このゲート電極63は、例えば、多結晶シ
リコンで形成される。
Next, the structure of the MOS transistor 2 will be described. As shown in the figure, the thin film SOI substrate 11 has a first silicon layer 6 on which the bipolar transistor 1 is formed.
An n-type second silicon layer 61 is formed at a position corresponding to 0 (corresponding to the silicon layer 12 of the first embodiment) with the element isolation region 14 interposed therebetween. This second silicon layer 61
A gate insulating film 62 is formed on the upper surface of the. The gate insulating film 62 is made of, for example, a silicon oxide film.
A gate electrode 63 is formed on the upper surface of the gate insulating film 62. The gate electrode 63 is made of, for example, polycrystalline silicon.

【0043】また上記ゲート電極63の両側の上記第2
のシリコン層61には、第2導電形(例えばp+ )のソ
ース・ドレイン領域64,65が形成されている。さら
に第2のシリコン層61の下面にはバックゲート絶縁膜
66が形成されている。このバックゲート絶縁膜66
は、例えば、酸化シリコン膜よりなる。さらに上記薄膜
SOI基板11の絶縁層18中には、バックゲート絶縁
膜66の下面に接続するバックゲート電極67が形成さ
れている。このように、MOSトランジスタ2は構成さ
れている。
The second electrodes on both sides of the gate electrode 63 are also provided.
In the silicon layer 61, source / drain regions 64 and 65 of the second conductivity type (for example, p + ) are formed. Further, a back gate insulating film 66 is formed on the lower surface of the second silicon layer 61. This back gate insulating film 66
Is made of, for example, a silicon oxide film. Further, in the insulating layer 18 of the thin film SOI substrate 11, a back gate electrode 67 connected to the lower surface of the back gate insulating film 66 is formed. In this way, the MOS transistor 2 is configured.

【0044】したがって上記の如くに、バイポーラトラ
ンジスタ1とMOSトランジスタ2とを搭載した半導体
装置3が形成されている。なお上記説明では、第1導電
形をn形、第2導電形をp形として説明したが、逆に第
1導電形をp形、第2導電形をn形とすることも可能で
ある。
Therefore, as described above, the semiconductor device 3 on which the bipolar transistor 1 and the MOS transistor 2 are mounted is formed. In the above description, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, conversely, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.

【0045】上記バイポーラトランジスタ1では、絶縁
層18にp+ ベース取り出し電極19を形成することに
よって、薄膜SOI基板11の第1のシリコン層60の
厚さを薄く形成することが可能になる。このため、高性
能なバックゲート構造のMOSトランジスタ2を、同一
の薄膜SOI基板11に形成することが可能になる。ま
た第1の実施例で説明したと同様に、バイポーラトラン
ジスタ1の形成面積が小さくなる。
In the bipolar transistor 1, by forming the p + base take-out electrode 19 on the insulating layer 18, the thickness of the first silicon layer 60 of the thin film SOI substrate 11 can be reduced. Therefore, it is possible to form the high-performance MOS transistor 2 having a back gate structure on the same thin film SOI substrate 11. Further, as in the first embodiment, the formation area of the bipolar transistor 1 becomes small.

【0046】なお上記半導体装置3では、MOSトラン
ジスタ2をNMOSトランジスタで説明したが、PMO
Sトランジスタでも同様の構造を形成することが可能で
ある。またNMOSトランジスタの他にPMOSトラン
ジスタを同様にして設けて、CMOSトランジスタを構
成することにより、上記半導体装置3をBi−CMOS
デバイスとすることも可能である。
In the semiconductor device 3 described above, the MOS transistor 2 has been described as an NMOS transistor.
A similar structure can be formed with the S transistor. Further, by providing a PMOS transistor in the same manner as the NMOS transistor to form a CMOS transistor, the semiconductor device 3 is provided in the Bi-CMOS.
It can also be a device.

【0047】次に上記半導体装置3の製造方法を、図6
〜図8の製造工程図(その1)〜(その3)により説明
する。図6の(1)に示すように、第1の工程を行う。
この工程では、まず例えば通常のLOCOS酸化法によ
って、第1導電形(以下n形と記す)シリコン基板31
の表層に、バイポーラトランジスタ形成領域71とMO
Sトランジスタ形成領域72とを分離する素子分離領域
13,14,73を、例えば200nmの厚さに形成す
る。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device 3 will be described with reference to FIG.
-(1)-(3) of manufacturing process drawing of FIG. 8 demonstrates. As shown in FIG. 6A, the first step is performed.
In this step, first, a first conductivity type (hereinafter referred to as n type) silicon substrate 31 is formed by, for example, a normal LOCOS oxidation method.
Of the bipolar transistor formation region 71 and the MO
The element isolation regions 13, 14, 73 for separating the S transistor formation region 72 from each other are formed to have a thickness of 200 nm, for example.

【0048】次いで例えば、通常の熱酸化法によって、
n形シリコン基板31の表層にバックゲート用絶縁膜7
4を形成する。続いて化学的気相成長法によって、バッ
クゲート用絶縁膜74側の全面に 多結晶シリコン膜7
5を成膜する。この多結晶シリコン膜75は、後のホト
リソグラフィー工程において、例えばレジストによりバ
ックゲート用絶縁膜74が汚染されるのを防止する。そ
の後、ホトリソグラフィーとエッチングとによって、バ
イポーラトランジスタ形成領域71上の多結晶シリコン
膜75(2点鎖線で示す部分)とバックゲート用絶縁膜
74(1点鎖線で示す部分)とを除去する。そしてMO
Sトランジスタ形成領域72上のバックゲート用絶縁膜
74でバックゲート絶縁膜66を形成する。
Then, for example, by a conventional thermal oxidation method,
The back gate insulating film 7 is formed on the surface of the n-type silicon substrate 31.
4 is formed. Then, the polycrystalline silicon film 7 is formed on the entire surface on the side of the back gate insulating film 74 by chemical vapor deposition.
5 is formed into a film. The polycrystalline silicon film 75 prevents the back gate insulating film 74 from being contaminated by, for example, a resist in a photolithography process to be performed later. Then, by photolithography and etching, the polycrystalline silicon film 75 (the portion indicated by the two-dot chain line) and the back gate insulating film 74 (the portion indicated by the one-dot chain line) on the bipolar transistor formation region 71 are removed. And MO
The back gate insulating film 66 is formed of the back gate insulating film 74 on the S transistor formation region 72.

【0049】その後、図6の(2)に示すように、例え
ば化学的気相成長法によって、素子分離領域13,1
4,73側の全面に第1の絶縁層32を形成する。この
第1の絶縁層32は、例えば窒化シリコンで形成する。
その後レジストを塗布して表面が平坦なレジスト膜(図
示せず)を形成した後、上記レジスト膜と上記第1の絶
縁層32の上層(2点鎖線で示す部分)とをエッチバッ
ク処理して、当該第1の絶縁層32の膜厚を、例えば3
00nm〜400nmにするとともにその表面を平坦化
する。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, the element isolation regions 13 and 1 are formed by, for example, a chemical vapor deposition method.
The first insulating layer 32 is formed on the entire surface on the 4,73 side. The first insulating layer 32 is formed of, for example, silicon nitride.
After that, a resist is applied to form a resist film (not shown) having a flat surface, and then the resist film and the upper layer of the first insulating layer 32 (a portion indicated by a chain double-dashed line) are etched back. , The thickness of the first insulating layer 32 is, for example, 3
The surface is flattened while being set to 00 nm to 400 nm.

【0050】続いて通常のホトリソグラフィーとエッチ
ングとによって、上記第1の絶縁層32の一部分にn形
シリコン基板31に達する溝33,76を形成する。上
記エッチングは、n形シリコン基板31に対する窒化シ
リコンの選択比が大きいエッチング条件にて行う。
Then, by ordinary photolithography and etching, trenches 33 and 76 reaching the n-type silicon substrate 31 are formed in a part of the first insulating layer 32. The above etching is performed under etching conditions in which the selection ratio of silicon nitride to the n-type silicon substrate 31 is large.

【0051】次いで化学的気相成長法によって、溝3
3,76の内部と第1の絶縁層32側の全面に酸化シリ
コン膜34を成膜する。その後、酸化シリコン膜34の
2点鎖線で示す部分をエッチバック処理して、溝33,
76の各側壁にサイドウォール35を形成する。
Then, the groove 3 is formed by chemical vapor deposition.
A silicon oxide film 34 is formed on the entire inside of 3,76 and the first insulating layer 32 side. Then, the portion indicated by the chain double-dashed line of the silicon oxide film 34 is etched back to form the groove 33,
A sidewall 35 is formed on each sidewall of 76.

【0052】次いで第2の工程を行う。この工程では、
まず図6の(3)に示すように、例えば化学的気相成長
法によって、上記溝33の内部と溝76の内部と上記第
1の絶縁層32の上面とに、例えばp形の多結晶シリコ
ン膜36を形成する。その後レジストを塗布して表面が
平坦なレジスト膜(図示せず)を形成した後、エッチバ
ック処理によって、上記レジスト膜と上記多結晶シリコ
ン膜36の2点鎖線で示す部分を除去して、溝33の内
部に多結晶シリコン膜36よりなるp+ ベース取り出し
電極19を形成するとともに溝76の内部に多結晶シリ
コン膜36よりなるバックゲート電極67を形成する。
上記p+ ベース取り出し電極19は例えば50nm〜1
00nmの厚さに形成される。またバックゲート電極6
7は例えば300nm〜400nmの厚さに形成され
る。なお、上記多結晶シリコン膜36は、成膜後に例え
ばイオン注入法によって、p形の不純物〔例えばホウ素
(B+ )〕を導入することによって、p形の多結晶シリ
コン膜にしてもよい。
Next, the second step is performed. In this process,
First, as shown in (3) of FIG. 6, for example, by a chemical vapor deposition method, for example, a p-type polycrystal is formed inside the groove 33, inside the groove 76 and on the upper surface of the first insulating layer 32. A silicon film 36 is formed. After that, a resist is applied to form a resist film (not shown) having a flat surface, and then a portion indicated by a chain double-dashed line of the resist film and the polycrystalline silicon film 36 is removed by an etch back process to form a groove. A p + base take-out electrode 19 made of the polycrystalline silicon film 36 is formed inside 33, and a back gate electrode 67 made of the polycrystalline silicon film 36 is formed inside the groove 76.
The p + base take-out electrode 19 is, for example, 50 nm to 1
It is formed to a thickness of 00 nm. In addition, the back gate electrode 6
7 is formed to have a thickness of 300 nm to 400 nm, for example. The polycrystalline silicon film 36 may be formed into a p-type polycrystalline silicon film by introducing a p-type impurity [for example, boron (B + )] by, for example, an ion implantation method after the film formation.

【0053】その後図6の(4)に示すように、p+
ース取り出し電極19やバックゲート電極67の抵抗を
下げるために、p+ ベース取り出し電極19上の溝33
の内部やバックゲート電極67上の溝76の内部に、例
えばタングステン(W)を選択成長させて、タングステ
ン電極37,77を形成する。この場合には、例えば、
上記第1の絶縁層32の厚さを厚くして、上記溝33,
76を深く形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, in order to lower the resistance of the p + base take-out electrode 19 and the back gate electrode 67, the groove 33 on the p + base take-out electrode 19 is formed.
Tungsten (W), for example, is selectively grown in the inside of the trench and in the groove 76 on the back gate electrode 67 to form the tungsten electrodes 37 and 77. In this case, for example,
By increasing the thickness of the first insulating layer 32, the groove 33,
Form 76 deep.

【0054】続いて例えば化学的気相成長法によって、
第1の絶縁層32側の全面に酸化シリコン膜よりなる第
2の絶縁層38を形成する。上記第1の絶縁層32と第
2の絶縁層38とによって、絶縁層18が形成される。
その後、第2の絶縁層38の表面を平坦に研磨した後、
通常のウエハの貼り合わせ法によって、ベースウエハと
して、例えば単結晶シリコンウエハ39を貼り合わせ
る。
Then, for example, by chemical vapor deposition,
A second insulating layer 38 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface on the first insulating layer 32 side. The insulating layer 18 is formed by the first insulating layer 32 and the second insulating layer 38.
Then, after polishing the surface of the second insulating layer 38 to be flat,
For example, a single crystal silicon wafer 39 is bonded as a base wafer by a normal wafer bonding method.

【0055】次いで図7の(5)に示すように、第3の
工程で、例えば研削と研磨(通常のラッピング)によっ
て、素子分離領域13,14,73が表出するまで上記
n形シリコン基板31の2点鎖線で示す部分を除去す
る。このとき、素子分離領域13,14,73が研磨ス
トッパーになる。そして素子分離領域13,14間に第
1のシリコン層60を形成するとともに素子分離領域1
4,73間に第2のシリコン層61を形成する。このと
きの第1,第2のシリコン層60,61の厚さは、通常
素子分離領域13,14,73の厚さのおよそ1/2に
なる。なお上記図7の(5)に示す図は、上記図6の
(4)に示す図を反転した状態で示す。また図7の
(6)以降に示す図も、上記図6の(4)に示す図を反
転した状態で示す。
Then, as shown in FIG. 7 (5), in the third step, the n-type silicon substrate is exposed until the element isolation regions 13, 14, 73 are exposed by, for example, grinding and polishing (normal lapping). The part indicated by the two-dot chain line 31 is removed. At this time, the element isolation regions 13, 14, 73 serve as polishing stoppers. Then, the first silicon layer 60 is formed between the element isolation regions 13 and 14, and the element isolation region 1 is formed.
A second silicon layer 61 is formed between 4 and 73. At this time, the thickness of the first and second silicon layers 60, 61 is normally about 1/2 of the thickness of the element isolation regions 13, 14, 73. The diagram shown in (5) of FIG. 7 is shown in an inverted state of the diagram shown in (4) of FIG. Further, the drawings shown in (6) and subsequent figures in FIG. 7 are also shown in a state where the drawing shown in (4) in FIG. 6 is inverted.

【0056】次いで図7の(6)に示すように、第4の
工程を行う。この工程では、まず、例えば通常の熱酸化
法によって、上記第1,第2のシリコン層60,61の
各表層にゲート用絶縁膜78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、上記ゲート用絶
縁膜78側の全面に、多結晶シリコン膜でゲートを形成
する膜79を形成する。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、ゲート用絶縁膜78とゲ
ートを形成する膜79との2点鎖線で示す部分を除去し
て、第1のシリコン層60の上面の一部分に上記ゲート
用絶縁膜78で分離用パターン41を形成する。同時に
第2のシリコン層61を覆う状態に上記ゲートを形成す
る膜79とゲート用絶縁膜78との2点鎖線で示す部分
を除去してゲート形成用パターン80を形成する。
Then, as shown in FIG. 7 (6), a fourth step is performed. In this step, first, the gate insulating film 78 is formed on each surface layer of the first and second silicon layers 60 and 61 by, for example, a normal thermal oxidation method. Then, a film 79 for forming a gate of a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface on the gate insulating film 78 side by, for example, a normal chemical vapor deposition method. After that, the portion indicated by the alternate long and two short dashes line between the gate insulating film 78 and the gate forming film 79 is removed by ordinary photolithography and etching, and a part of the upper surface of the first silicon layer 60 for the gate The insulating film 78 forms the separation pattern 41. At the same time, the gate forming pattern 80 is formed by removing the portion of the gate forming film 79 and the gate insulating film 78 indicated by the alternate long and two short dashes line so as to cover the second silicon layer 61.

【0057】続いて図7の(7)に示すように、第5の
工程を行う。この工程では、まず通常の化学的気相成長
法によって、分離用パターン41側とゲート形成用パタ
ーン80側との全面に多結晶シリコン膜43を形成す
る。続いて通常のイオン注入法によって、上記多結晶シ
リコン膜43に、n形の不純物として、例えばヒ素(A
+ )を導入する。そして、通常の拡散処理によって、
素子分離領域13,14のうちの一方側または両方側に
おける第1のシリコン層60の上層にn+ コレクタ領域
17を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 7 (7), a fifth step is performed. In this step, first, the polycrystalline silicon film 43 is formed on the entire surface of the separation pattern 41 side and the gate formation pattern 80 side by a normal chemical vapor deposition method. Then, as a n-type impurity, for example, arsenic (A
s + ) is introduced. And by the normal diffusion process,
An n + collector region 17 is formed in the upper layer of the first silicon layer 60 on one side or both sides of the element isolation regions 13 and 14.

【0058】その後例えば、通常の化学的気相成長法に
よって、上記多結晶シリコン膜42の上面に酸化シリコ
ンよりなる絶縁膜44を形成する。次いで通常のホトリ
ソグラフィーとエッチングとによって、上記絶縁膜44
と多結晶シリコン膜43と分離用パターン41との2点
鎖線で示す部分を除去してエミッタコンタクト部24を
形成する。同時に上記多結晶シリコン膜43で上記第1
のシリコン層60に接続するn+ コレクタ取り出し電極
45を上記絶縁膜44を載せた状態に形成する。さらに
多結晶シリコン膜43とゲートを形成する膜79とでゲ
ート電極63を形成するとともに上記ゲート用絶縁膜7
8でゲート絶縁膜62を形成する。
After that, for example, an insulating film 44 made of silicon oxide is formed on the upper surface of the polycrystalline silicon film 42 by an ordinary chemical vapor deposition method. Then, the insulating film 44 is formed by ordinary photolithography and etching.
Then, the portion indicated by the chain double-dashed line between the polycrystalline silicon film 43 and the separation pattern 41 is removed to form the emitter contact portion 24. At the same time, with the polycrystalline silicon film 43, the first
An n + collector take-out electrode 45 connected to the silicon layer 60 is formed with the insulating film 44 placed thereon. Further, the gate electrode 63 is formed by the polycrystalline silicon film 43 and the film 79 for forming a gate, and the gate insulating film 7 is formed.
At 8, the gate insulating film 62 is formed.

【0059】次いで図8の(8)に示すように、通常の
化学的気相成長法によって、上記エミッタコンタクト部
24の内壁を含む上記絶縁膜44側の全面に、酸化シリ
コンよりなるサイドウォール用絶縁膜46を形成する。
その後通常のエッチバック処理によって、上記サイドウ
ォール用絶縁膜46をエッチバックして、エミッタコン
タクト部24の側壁にエミッタサイドウォール絶縁膜2
5を形成するとともに、ゲート電極63の側壁にゲート
サイドウォール絶縁膜81を形成する。なお、MOSト
ランジスタ2をLDD構造に形成する場合には、サイド
ウォール用絶縁膜46を成膜する前に、ゲート電極63
の両側の第2のシリコン層61にLDDを形成するため
のイオン注入を行う。
Then, as shown in FIG. 8 (8), a sidewall made of silicon oxide is formed on the entire surface on the insulating film 44 side including the inner wall of the emitter contact portion 24 by a normal chemical vapor deposition method. The insulating film 46 is formed.
After that, the sidewall insulating film 46 is etched back by a normal etchback process, and the emitter sidewall insulating film 2 is formed on the sidewall of the emitter contact portion 24.
5 and the gate side wall insulating film 81 is formed on the side wall of the gate electrode 63. When forming the MOS transistor 2 in the LDD structure, before forming the sidewall insulating film 46, the gate electrode 63 is formed.
Ion implantation for forming LDD is performed on the second silicon layer 61 on both sides of.

【0060】続いて図8の(9)に示すように、第6の
工程を行う。この工程では、例えば、通常の化学的気相
成長法によって、多結晶シリコン膜よりなる取り出し電
極形成膜47を形成する。次いで、例えば、通常のイオ
ン注入法によって、上記取り出し電極形成膜47中に、
p形の不純物として、例えばホウ素(B+ )を導入す
る。続いてアニール処理を行って、上記p形の不純物を
エミッタコンタクト部24の取り出し電極形成膜47よ
り第1のシリコン層60の上層に拡散して、上記n+
レクタ領域17に対して第1のシリコン層60の一部分
を介してp形ベース領域15を形成するとともに、ゲー
ト電極63の両側における第2のシリコン層61にp+
ソース・ドレイン領域64,65を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8 (9), a sixth step is performed. In this step, the extraction electrode forming film 47 made of a polycrystalline silicon film is formed by, for example, a normal chemical vapor deposition method. Then, for example, by a normal ion implantation method, in the extraction electrode forming film 47,
For example, boron (B + ) is introduced as the p-type impurity. Then, an annealing treatment is performed to diffuse the p-type impurities from the extraction electrode forming film 47 of the emitter contact portion 24 to the upper layer of the first silicon layer 60, and to the n + collector region 17 with the first impurity. The p-type base region 15 is formed via a part of the silicon layer 60, and p + is formed on the second silicon layer 61 on both sides of the gate electrode 63.
Source / drain regions 64 and 65 are formed.

【0061】その後、例えば、通常のイオン注入法によ
って、エミッタ領域を形成する上方のエミッタ取り出し
電極形成膜47中に、n形の不純物として、例えばヒ素
(As+ )を導入する。続いてアニール処理を行って、
上記n形の不純物をエミッタコンタクト部24の取り出
し電極形成膜47より上記p形ベース領域15の上層に
拡散して、n+ エミッタ領域16を形成する。また通常
のイオン注入法によって、p+ ソース・ドレイン領域6
4,65上の上記取り出し電極形成膜47中にp形の不
純物として、例えばホウ素(B+ )を導入する。
After that, for example, arsenic (As + ) is introduced as an n-type impurity into the upper emitter extraction electrode forming film 47 forming the emitter region by a normal ion implantation method. Then, an annealing process is performed,
The n-type impurity is diffused from the extraction electrode forming film 47 of the emitter contact portion 24 to the upper layer of the p-type base region 15 to form the n + emitter region 16. In addition, the p + source / drain region 6 is formed by an ordinary ion implantation method.
Boron (B + ) is introduced as a p-type impurity into the lead-out electrode forming film 47 on the layers 4, 65.

【0062】次いで、例えば、通常のホトリソグラフィ
ーとエッチングとによって、上記取り出し電極形成膜4
7の2点鎖線で示す部分を除去し、当該取り出し電極形
成膜47でn+ エミッタ取り出し電極26を形成すると
ともに、ゲート電極63の両側にp+ ソース・ドレイン
領域64,65に接続するp+ ソース・ドレイン取り出
し電極82,83を形成する。
Then, the extraction electrode forming film 4 is formed by, for example, ordinary photolithography and etching.
7 is removed to form the n + emitter take-out electrode 26 with the take-out electrode forming film 47, and p + is connected to the p + source / drain regions 64 and 65 on both sides of the gate electrode 63. Source / drain extraction electrodes 82 and 83 are formed.

【0063】上記の如くして、バイポーラトランジスタ
1とMOSトランジスタ2とが形成されて、半導体装置
3が構成される。なお、上記取り出し電極形成膜47中
の第1導電形(例えばn形)の不純物と第2導電形(例
えばp形)の不純物とを、同一の拡散処理によって、同
時に第1のシリコン層60に拡散して、上記p形ベース
領域15とn+ エミッタ領域16とを形成することも可
能である。
As described above, the bipolar transistor 1 and the MOS transistor 2 are formed to form the semiconductor device 3. The first conductivity type (for example, n type) impurities and the second conductivity type (for example, p type) impurities in the extraction electrode forming film 47 are simultaneously formed in the first silicon layer 60 by the same diffusion process. It is also possible to form the p-type base region 15 and the n + emitter region 16 by diffusion.

【0064】その後図8の(10)に示すように、、例
えば、化学的気相成長法によって、酸化シリコンよりな
る層間絶縁膜50を形成する。さらに、ホトリソグラフ
ィーとエッチングとによって、n+ コレクタ取り出し電
極45上とn+ エミッタ取り出し電極26上とにコンタ
クトホール51,52を形成するとともにp+ ソース・
ドレイン取り出し電極82,83上とゲート電極63上
とにコンタクトホール84,85,(図示せず)を形成
した後、通常の金属電極の形成方法によって、コンタク
トホール51にコレクタ金属電極(図示せず)を形成
し、コンタクトホール52にエミッタ金属電極(図示せ
ず)を形成するとともに、コンタクトホール84,85
にソース・ドレイン金属電極(図示せず)を形成し、か
つコンタクトホール(図示せず)にゲート金属電極(図
示せず)を形成する。
Thereafter, as shown in (10) of FIG. 8, an interlayer insulating film 50 made of silicon oxide is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. Further, by photolithography and etching, contact holes 51 and 52 are formed on the n + collector extraction electrode 45 and the n + emitter extraction electrode 26, and the p + source / electrode is formed.
After forming contact holes 84, 85, (not shown) on the drain extraction electrodes 82, 83 and on the gate electrode 63, a collector metal electrode (not shown) is formed in the contact hole 51 by a normal metal electrode forming method. ) Is formed, an emitter metal electrode (not shown) is formed in the contact hole 52, and the contact holes 84, 85 are formed.
A source / drain metal electrode (not shown) is formed in and a gate metal electrode (not shown) is formed in a contact hole (not shown).

【0065】上記製造方法では、薄膜SOI基板11の
第1の絶縁層32に形成した溝33の内部にバイポーラ
トランジスタ1のp+ ベース取り出し電極19を形成す
るとともに同第1の絶縁層32に形成した溝76の内部
にMOSトランジスタ2のバックゲート電極67を形成
した後、薄膜SOI基板11の各第1,第2のシリコン
層60,61を形成したので、各シリコン層60,61
の厚さを薄く形成することが可能になる。上記説明で
は、第1導電形をn形、第2導電形をp形として説明し
たが、逆に第1導電形をp形、第2導電形をn形とする
ことも可能である。
In the above manufacturing method, the p + base take-out electrode 19 of the bipolar transistor 1 is formed inside the groove 33 formed in the first insulating layer 32 of the thin film SOI substrate 11, and is formed in the first insulating layer 32. Since the back gate electrode 67 of the MOS transistor 2 is formed inside the groove 76, the first and second silicon layers 60 and 61 of the thin film SOI substrate 11 are formed.
It becomes possible to form a thin film. In the above description, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type. However, conversely, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.

【0066】なお上記製造では、MOSトランジスタ1
はNMOSトランジスタを例にして説明したが、PMO
Sトランジスタでも同様にして形成することが可能であ
る。またNMOSトランジスタの他にPMOSトランジ
スタを同様にして設けて、CMOSトランジスタを形成
することにより、Bi−CMOSデバイスを構成するこ
とも可能である。
In the above manufacturing, the MOS transistor 1
Has been described with an NMOS transistor as an example, but PMO
The S transistor can be formed in the same manner. It is also possible to form a Bi-CMOS device by forming a CMOS transistor by similarly providing a PMOS transistor in addition to the NMOS transistor.

【0067】[0067]

【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、バイポーラトランジスタのエミッタ領域とベ
ース領域との下方のSOI基板の絶縁層にベース取り出
し電極を形成したので、バイポーラトランジスタの形成
領域に占めるベースコンタクト部の面積が小さくなる。
またベース領域の近くにベース取り出し電極を設けるこ
とができるので、寄生容量が小さくなり、バイポーラト
ランジスタの特性の向上が図れる。さらにSOI基板に
バイポーラトランジスタを形成したので、バイポーラト
ランジスタの周囲は絶縁体にほぼ囲まれる。このため、
高性能化が図れる。請求項2の発明によれば、SOI基
板を形成する際に、絶縁層に溝を形成してその溝内にベ
ース取り出し電極を形成した後に、シリコン層を設けて
ベース領域を形成したので、SOI基板に形成されるバ
イポーラトランジスタの形成面積の縮小化を図ることが
できる。請求項3の発明によれば、SOI基板に高性能
なバイポーラトランジスタとバックゲート型のMOSト
ランジスタとを搭載することが可能なので、例えば高性
能なBi−CMOSデバイスを構成することが可能にな
る。請求項4の発明によれば、SOI基板を形成する際
に、絶縁層に溝を形成して、この一方の溝の内部にベー
ス取り出し電極を形成するとともに他方の溝の内部にバ
ックゲート電極を形成し、その後各溝上にシリコン層を
形成したので、同一SOI基板に、横型バイポーラトラ
ンジスタとバックゲート型のMOSトランジスタとをほ
ぼ同一プロセスによって形成することが可能になる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the base take-out electrode is formed in the insulating layer of the SOI substrate below the emitter region and the base region of the bipolar transistor. The area of the base contact portion occupying the formation region is reduced.
Further, since the base take-out electrode can be provided near the base region, the parasitic capacitance can be reduced and the characteristics of the bipolar transistor can be improved. Further, since the bipolar transistor is formed on the SOI substrate, the periphery of the bipolar transistor is almost surrounded by the insulator. For this reason,
Higher performance can be achieved. According to the invention of claim 2, when the SOI substrate is formed, the trench is formed in the insulating layer, the base lead electrode is formed in the trench, and then the silicon layer is provided to form the base region. It is possible to reduce the formation area of the bipolar transistor formed on the substrate. According to the invention of claim 3, since a high performance bipolar transistor and a back gate type MOS transistor can be mounted on the SOI substrate, for example, a high performance Bi-CMOS device can be constructed. According to the invention of claim 4, when the SOI substrate is formed, a groove is formed in the insulating layer, the base take-out electrode is formed inside the one groove, and the back gate electrode is formed inside the other groove. Since the silicon layer is formed and then the silicon layer is formed on each groove, the lateral bipolar transistor and the back gate type MOS transistor can be formed on the same SOI substrate by substantially the same process.

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

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

【図2】第1の実施例の製造工程図(その1)である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram (1) of the first embodiment.

【図3】第1の実施例の製造工程図(その2)である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram (2) of the first embodiment.

【図4】第1の実施例の製造工程図(その3)である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram (3) of the first embodiment.

【図5】第2の実施例の概略構成断面図である。FIG. 5 is a schematic configuration sectional view of a second embodiment.

【図6】第2の実施例の製造工程図(その1)である。FIG. 6 is a manufacturing process diagram (1) of the second embodiment.

【図7】第2の実施例の製造工程図(その2)である。FIG. 7 is a manufacturing process diagram (2) of the second embodiment.

【図8】第2の実施例の製造工程図(その3)である。FIG. 8 is a manufacturing process diagram (3) of the second embodiment.

【図9】従来のMOSFETの概略構成断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a conventional MOSFET.

【図10】従来の横型npnバイポーラトランジスタの
概略構成断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a conventional lateral npn bipolar transistor.

【図11】図10のレイアウト図である。11 is a layout diagram of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バイポーラトランジスタ 2 MOSトランジスタ 3 半導体装置 11 薄膜SOI基板 12 n形シリコン層 13 素子分離領域 14 素子分離領域 15 p形ベース領域 16 n+ エミッタ領域 17 n+ コレクタ領域 18 絶縁層 19 p+ ベース取り出し電極 21 分離用パターン 22 n+ コレクタ取り出し電極 23 絶縁膜 24 エミッタコンタクト部 25 エミッタサイドウォール絶縁膜 26 n+ エミッタ取り出し電極 31 n形シリコン基板 32 第1の絶縁層 33 溝 38 第2の絶縁層 41 分離用パターン 43 多結晶シリコン膜 44 絶縁膜 47 取り出し電極形成膜 60 第1のシリコン層 61 第2のシリコン層 62 ゲート絶縁膜 63 ゲート電極 64 p+ ソース・ドレイン領域 65 p+ ソース・ドレイン領域 66 バックゲート絶縁膜 67 バックゲート電極 71 バイポーラトランジスタ形成領域 72 MOSトランジスタ形成領域 73 素子分離領域 76 溝 78 ゲート用絶縁膜 79 ゲートを形成する膜 82 p+ ソース・ドレイン取り出し電極 83 p+ ソース・ドレイン取り出し電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 bipolar transistor 2 MOS transistor 3 semiconductor device 11 thin film SOI substrate 12 n-type silicon layer 13 element isolation region 14 element isolation region 15 p-type base region 16 n + emitter region 17 n + collector region 18 insulating layer 19 p + base extraction electrode 21 Separation Pattern 22 n + Collector Extraction Electrode 23 Insulation Film 24 Emitter Contact Part 25 Emitter Sidewall Insulation Film 26 n + Emitter Extraction Electrode 31 n-Type Silicon Substrate 32 First Insulation Layer 33 Groove 38 Second Insulation Layer 41 Separation Pattern 43 polycrystalline silicon film 44 insulating film 47 extraction electrode forming film 60 first silicon layer 61 second silicon layer 62 gate insulating film 63 gate electrode 64 p + source / drain region 65 p + source / drain region 66 back Gate Insulating film 67 Back gate electrode 71 Bipolar transistor forming region 72 MOS transistor forming region 73 Element isolation region 76 Groove 78 Gate insulating film 79 Gate forming film 82 p + source / drain extraction electrode 83 p + source / drain extraction electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/12 Z 8728−4M 29/784 9056−4M H01L 29/78 311 G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 27/12 Z 8728-4M 29/784 9056-4M H01L 29/78 311 G

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁層とシリコン層とを積層してなるS
OI基板のシリコン層の上層に形成したベース領域と、 前記ベース領域の上層に形成したエミッタ領域と、 前記ベース領域の両側または一方側の前記シリコン層
に、当該シリコン層の一部分を介して形成したコレクタ
領域と、 前記ベース領域の下方における前記SOI基板の絶縁層
中に、当該ベース領域に接続する状態に形成したベース
取り出し電極とよりなることを特徴とするバイポーラト
ランジスタ。
1. An S formed by laminating an insulating layer and a silicon layer.
A base region formed on the upper layer of the silicon layer of the OI substrate, an emitter region formed on the upper layer of the base region, and the silicon layer on both sides or one side of the base region formed with a portion of the silicon layer interposed therebetween. A bipolar transistor comprising a collector region and a base take-out electrode formed in a state of being connected to the base region in an insulating layer of the SOI substrate below the base region.
【請求項2】 シリコン基板の表層に素子分離領域を形
成した後、素子分離領域側の当該シリコン基板の全面に
第1の絶縁層を形成し、次いで前記第1の絶縁層に前記
シリコン基板に達する溝を形成する第1の工程と、 前記溝の内部に前記シリコン基板に接続するベース取り
出し電極を形成した後、前記ベース取り出し電極側の全
面に第2の絶縁層を形成する第2の工程と、 前記素子分離領域が表出する状態になるまで前記シリコ
ン基板を除去して、前記素子分離領域間の当該シリコン
基板でシリコン層を形成する第3の工程と、 前記ベース取り出し電極の上方における前記シリコン層
上の一部分に分離用パターンを形成する第4の工程と、 前記分離用パターン側の全面に多結晶シリコン膜と絶縁
膜とを形成し、次いで前記両方またはいずれか一方の素
子分離領域側における前記シリコン層の上層にコレクタ
領域を形成し、続いてエミッタ領域を形成する上方の当
該絶縁膜と多結晶シリコン膜と分離用パターンとを除去
してエミッタコンタクト部を形成する第5の工程と、 前記エミッタコンタクト部の側壁にエミッタサイドウォ
ール絶縁膜を形成し、続いて当該エミッタコンタクト部
に取り出し電極形成膜を成膜した後、前記取り出し電極
形成膜より不純物を拡散して前記シリコン層に前記ベー
ス取り出し電極に接続する状態にベース領域を形成する
とともに当該ベース領域の上層にエミッタ領域を形成し
た後、前記取り出し電極形成膜でエミッタ取り出し電極
を形成する第6の工程とよりなることを特徴とするバイ
ポーラトランジスタの製造方法。
2. After forming an element isolation region on the surface layer of a silicon substrate, a first insulating layer is formed on the entire surface of the silicon substrate on the element isolation region side, and then the first insulating layer is formed on the silicon substrate. A first step of forming a reaching groove, and a second step of forming a base lead-out electrode connected to the silicon substrate inside the groove and then forming a second insulating layer on the entire surface on the base lead-out electrode side. A third step of removing the silicon substrate until the element isolation region is exposed, and forming a silicon layer on the silicon substrate between the element isolation regions; and above the base extraction electrode. A fourth step of forming a separation pattern on a part of the silicon layer, a polycrystalline silicon film and an insulating film are formed on the entire surface on the separation pattern side, and then either or both of them are formed. A collector region is formed in the upper layer of the silicon layer on one of the element isolation regions, and then the insulating film, the polycrystalline silicon film and the isolation pattern above which form the emitter region are removed to form an emitter contact portion. Fifth step of forming, forming an emitter sidewall insulating film on a side wall of the emitter contact portion, subsequently forming a lead electrode forming film on the emitter contact portion, and diffusing impurities from the lead electrode forming film. A sixth step of forming a base region in the silicon layer in a state of being connected to the base extraction electrode and forming an emitter region on an upper layer of the base region, and then forming an emitter extraction electrode with the extraction electrode forming film. And a bipolar transistor manufacturing method.
【請求項3】 バイポーラトランジスタと当該バイポー
ラトランジスタを形成したSOI基板に搭載したMOS
トランジスタとよりなる半導体装置であって、 前記バイポーラトランジスタは、 SOI基板の第1のシリコン層の上層に形成したベース
領域と、 前記ベース領域の上層に形成したエミッタ領域と、 前記ベース領域の両側または一方側の前記シリコン層
に、当該シリコン層の一部分を介して形成したコレクタ
領域と、 前記ベース領域の下方における前記SOI基板の絶縁層
中に、当該ベース領域に接続する状態に形成したベース
取り出し電極とよりなり、 前記MOSトランジスタは、 前記SOI基板の第2のシリコン層の上面に形成したゲ
ート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜の上面に形成したゲート電極と、 前記ゲート電極の両側の前記第2のシリコン層に形成し
たソース・ドレイン領域と、 前記第2のシリコン層の下面に接続する状態に形成した
バックゲート絶縁膜と、 前記ゲート電極の下方における前記SOI基板の絶縁層
中に、当該バックゲート絶縁膜の下面に接続する状態に
形成したバックゲート電極とよりなることを特徴とする
バイポーラトランジスタとMOSトランジスタとを搭載
した半導体装置。
3. A bipolar transistor and a MOS mounted on an SOI substrate on which the bipolar transistor is formed.
A semiconductor device including a transistor, wherein the bipolar transistor includes a base region formed in an upper layer of a first silicon layer of an SOI substrate, an emitter region formed in an upper layer of the base region, and both sides of the base region or A collector region formed in the silicon layer on one side through a part of the silicon layer, and a base lead electrode formed in the insulating layer of the SOI substrate below the base region so as to be connected to the base region. The MOS transistor may include a gate insulating film formed on an upper surface of the second silicon layer of the SOI substrate, a gate electrode formed on an upper surface of the gate insulating film, and second gates on both sides of the gate electrode. The source / drain regions formed in the second silicon layer and the lower surface of the second silicon layer. A bipolar transistor comprising a formed back gate insulating film and a back gate electrode formed in a state of being connected to a lower surface of the back gate insulating film in an insulating layer of the SOI substrate below the gate electrode. A semiconductor device equipped with a MOS transistor.
【請求項4】 シリコン基板の表層に、バイポーラトラ
ンジスタ形成領域とMOSトランジスタ形成領域とを分
離する素子分離領域を形成した後、当該MOSトランジ
スタ形成領域における当該シリコン基板の全面にバック
ゲート絶縁膜を形成し、次いで前記素子分離領域側の全
面に第1の絶縁層を形成した後、前記バイポーラトラン
ジスタ形成領域上と前記MOSトランジスタ形成領域上
とにおける前記第1の絶縁層に前記シリコン基板に達す
る溝を形成する第1の工程と、 前記バイポーラトランジスタ形成領域側の溝の内部に前
記シリコン基板に接続するベース取り出し電極を形成す
るとともに、前記MOSトランジスタ形成領域側の溝の
内部にバックゲート電極を形成し、その後前記第1の絶
縁層側の全面に第2の絶縁層を形成する第2の工程と、 前記素子分離領域が表出する状態になるまで前記シリコ
ン基板を除去して、前記各素子分離領域間の当該シリコ
ン基板で第1のシリコン層と第2のシリコン層とを形成
する第3の工程と、 前記コレクタ領域の上方における前記第1のシリコン層
上の一部分に分離用パターンを形成し、かつ前記第2の
シリコン層の上面にゲート用絶縁膜を形成し、さらにゲ
ート電極を形成する膜を成膜する第4の工程と、 前記分離用パターン側の全面に多結晶シリコン膜と絶縁
膜とを形成し、次いで前記第1のシリコン層の両方また
は一方の素子分離領域側における当該第1のシリコン層
にコレクタ領域を形成し、続いてエミッタ領域を形成す
る上方の当該絶縁膜と多結晶シリコン膜と分離用パター
ンとの一部分を除去してエミッタコンタクト部を形成す
るとともに前記多結晶シリコン膜でコレクタ取り出し電
極を形成し、かつ前記多結晶シリコン膜と前記ゲート電
極を形成する膜とでゲート電極を形成するとともに前記
ゲート用絶縁膜でゲート絶縁膜を形成する第5の工程
と、 前記エミッタコンタクト部の側壁にエミッタサイドウォ
ール絶縁膜を形成するとともに前記ゲート電極の側壁に
ゲートサイドウォール絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜
側の全面に取り出し電極形成膜を形成し、その後前記第
1のシリコン層にベース領域を形成し、かつ前記ベース
領域の上層にエミッタ領域を形成するとともに、前記ゲ
ート電極の両側における第2のシリコン層にソース・ド
レイン領域を形成した後、前記取り出し電極形成膜で、
前記エミッタコンタクト部にエミッタ取り出し電極を形
成するとともに前記ゲート電極の両側に前記各ソース・
ドレイン領域に接続するソース・ドレイン取り出し電極
を形成する第6の工程とよりなることを特徴とするバイ
ポーラトランジスタとMOSトランジスタとを搭載した
半導体装置の製造方法。
4. A back gate insulating film is formed on the entire surface of the silicon substrate in the MOS transistor formation region after forming an element isolation region for separating the bipolar transistor formation region and the MOS transistor formation region on the surface layer of the silicon substrate. Then, after forming a first insulating layer on the entire surface of the element isolation region side, a groove reaching the silicon substrate is formed in the first insulating layer on the bipolar transistor forming region and the MOS transistor forming region. First step of forming, forming a base lead electrode connected to the silicon substrate inside the groove on the side of the bipolar transistor formation region, and forming a back gate electrode inside the groove on the side of the MOS transistor formation region. And then forming a second insulating layer on the entire surface of the first insulating layer side. And the step of removing the silicon substrate until the element isolation regions are exposed, and forming a first silicon layer and a second silicon layer on the silicon substrate between the element isolation regions. A third step, forming a separation pattern on a portion of the first silicon layer above the collector region, forming a gate insulating film on the upper surface of the second silicon layer, and further forming a gate electrode A fourth step of forming a film for forming a film, a polycrystalline silicon film and an insulating film are formed on the entire surface of the isolation pattern side, and then either or both of the first silicon layers on the element isolation region side A collector region is formed in the first silicon layer, and a part of the insulating film, the polycrystalline silicon film, and the isolation pattern above which form an emitter region are removed to remove the emitter contact portion. And forming a collector extraction electrode with the polycrystalline silicon film, forming a gate electrode with the polycrystalline silicon film and a film forming the gate electrode, and forming a gate insulating film with the gate insulating film. And a step of forming an emitter side wall insulating film on the side wall of the emitter contact portion and a gate side wall insulating film on the side wall of the gate electrode, and then forming an extraction electrode forming film on the entire surface on the side of the insulating film. And then forming a base region in the first silicon layer, forming an emitter region in the upper layer of the base region, and forming source / drain regions in the second silicon layer on both sides of the gate electrode. After that, with the extraction electrode forming film,
An emitter take-out electrode is formed on the emitter contact portion, and each of the source electrodes is formed on both sides of the gate electrode.
6. A method of manufacturing a semiconductor device having a bipolar transistor and a MOS transistor, which comprises a sixth step of forming a source / drain lead-out electrode connected to a drain region.
JP3440392A 1992-01-23 1992-01-23 Bipolar transistor and manufacture thereof, and semiconductor device provided with bipolar transistor and mos transistor and manufacture thereof Pending JPH05206158A (en)

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US08/007,232 US5352624A (en) 1992-01-23 1993-01-21 SOI type semiconductor device and manufacturing method therefor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6678020B2 (en) 2000-11-22 2004-01-13 Boe-Hydis Technology Co., Ltd. DC type plasma display panel for back light of liquid crystal display device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6678020B2 (en) 2000-11-22 2004-01-13 Boe-Hydis Technology Co., Ltd. DC type plasma display panel for back light of liquid crystal display device

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