JPH05251643A - BiCMOS型半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
BiCMOS型半導体集積回路の製造方法Info
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- JPH05251643A JPH05251643A JP3243280A JP24328091A JPH05251643A JP H05251643 A JPH05251643 A JP H05251643A JP 3243280 A JP3243280 A JP 3243280A JP 24328091 A JP24328091 A JP 24328091A JP H05251643 A JPH05251643 A JP H05251643A
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Abstract
膜減りがなくなり、安定したベース酸化膜厚を得て、エ
ミッタ−ベース間容量の安定化を図る。 【構成】 BiCMOS型半導体集積回路の製造方法に
おいて、ベース酸化膜形成後に全面にゲート電極材料を
形成し、その後、ゲートホトリソ・エッチングを行な
い、MOSのゲート形成と同時にバイポーラ領域のベー
ス酸化膜上にもゲート電極材料を形成するMOSのLD
Dイオン注入完了後、サイドウォールPSG(58)を
全面に形成し、サイドウォールエッチングを行ないMO
Sのゲート電極側壁にサイドウォールを形成後、ベース
ホトリソを行ない、ベース領域上に形成したゲート電極
材料をエッチング除去し、レジストはそのままの状態で
すぐにベースイオン注入を行なう〔図2(c)〕。
Description
するサブミクロンBiCMOSの製造方法に関するもの
である。
ーラの高い駆動能力とCMOSの高い集積度を併せ持つ
論理回路技術としてゲートアレイ、スタンダードセル、
SRAMなど高速・高集積を必要とする数多くの集積回
路に用いられている。この高速・高集積の回路を実現で
きるBiCMOSの製造工程として、CMOSはLDD
構造でバイポーラはN型にドープされた多結晶シリコン
をエミッタ層の拡散に用い、かつエミッタの取り出し電
極に用いるドープ型エミッタを用いる技術が一般的であ
る。
下の、つまり、サブミクロンのデザインルールを用いる
ことが必要であり、この1μm以下の微細なCMOSを
高信頼度で用いるには耐ホットエレクトロン耐量を確保
するためにLDD構造を用いることが必須であること。
また、高速のバイポーラトランジスタを実現するには、
なるべくエミッタの拡散深さは浅く、かつなるべく幅の
狭いエミッタを形成することが必須であることによるも
のである。
えばセルフアライン技術を駆使したダブルポリシリコン
バイポーラを持つBiCMOSなども数多く報告されて
いる(例えば、IEDM 1987「A High S
peed Super Self−Aligned B
ipolar−CMOS Technology AT
T」)が、いずれも工程が複雑で量産生に乏しく、ある
いは工程数が多く、結果としてコスト高となってしまう
等の問題があった。
MOSとドープ型エミッタを持つBiCMOSの製造工
程について図4〜図9を用いて説明する。 (A)まず、図4(a)に示すように、P型(100)
基板101にN型埋め込み層102、P型埋め込み層1
03を形成し、N- 型エピタキシャル層104を形成す
る。
より、Nウェル(N−Well)層105とPウェル
(P−Well)層106を拡散し、各々埋め込み層1
02、103と連続させる。こうして、PMOS用のN
ウェル領域133、NMOS用のPウェル領域134、
バイポーラの素子形成領域135と分離領域136を得
る。
膜107を、基板表面に300Å成長させ、全面にLP
CVD法でSi3 N4 膜を150Å成長させた後、選択
的にSi3 N4 膜108を残す。 (D)図5(a)に示すように、フィールド酸化膜を1
000℃で150分のウェットO2 雰囲気で成長させ、
Si3 N4 膜で覆われていない領域に7000Åの厚い
酸化膜109を成長させる。
ボイルでエッチング除去した後、基板全面を薄いHF系
のエッチング液に浸し、上記図4(c)の工程で成長さ
せた酸化膜107を300Åエッチングすることによ
り、図5(b)に示すように、PMOS領域110、N
MOS領域111、バイポーラのコレクタ領域112、
ベースエミッタ領域113を得る。
10分の酸化を行ない、図5(b)の工程のPMOS領
域110、NMOS領域111、バイポーラのコレクタ
領域112、ベースエミッタ領域113の領域へ、図5
(c)に示すように、1000Åの酸化膜114を得
る。 (G)図6(a)に示すように、周知のホトリソ技術を
用いバイポーラのエミッタ形成予定領域にレジスト11
5を形成する。
化膜をエッチングすることにより、図6(b)に示すよ
うに、それぞれSi基板が露出したPMOS領域14
0、NMOS領域141、バイポーラのコレクタ領域1
42、ベースコンタクト領域143と、エミッタ形成予
定領域には1000Åの酸化膜117が残されている状
態を得る。なお、145は、エミッタ形成領域を示して
いる。
6(c)に示すように、200Åのゲート酸化膜150
を成長させる。その後、ベース領域にイオン注入法でボ
ロンをイオン注入することによりベース層118を得
る。 (J)次に、全面にポリシリコンを成長させた後、図7
(a)に示すように、選択的にゲート電極119を形成
する。
極119とフィールドの酸化膜をマスクに不必要な所は
もちろんレジストで覆った状態でLDD・P- 層120
とLDD・N- 層121を各々イオン注入で形成する。 (L)図7(c)に示すように、全面にPSG膜122
を2600Å成長させるが、この時PSG膜122はウ
エハ内で約8%程度バラツキが生ずると言われているた
め、PSG膜122は2600Åの時ウエハ内で240
0〜2800Åのバラツキを持つ膜となる。
より基板全面をエッチングしサイドウォール123を得
る。この時フィールド膜109〔図5(b)参照〕やゲ
ート膜150〔図7(b)参照〕で覆われていない各素
子の形成領域144はエミッタ形成予定領域145を除
いて基板表面が露出する。一般にRIEによる異方性エ
ッチングを用いてPSG膜をシリコン基板全面にわたっ
て確実にエッチングしようとすると、PSG成長時の膜
厚バラツキやRIE装置そのもののバラツキを考慮した
エッチング条件を設定しなければならず、これは結果と
してエミッタ形成予定領域145の1000Åの酸化膜
117がエッチングされて目べりすることとなる。この
問題は次項で詳細に述べる。
なる酸化膜124を200Å成長させる。この時、エミ
ッタ形成予定領域145の酸化膜117はほとんど変化
しない。 (O)図8(c)に示すように、バイポーラのエミッタ
領域125に窓あけを行ない、全面にAsドープのポリ
シリコンを成長させ、選択的にエミッタの電極でかつエ
ミッタの拡散源となるエミッタ電極126を形成する。
ス・ドレイン128とバイポーラのベース取り出し領域
131にボロンイオン注入を行ない、NMOSのソース
・ドレイン129とバイポーラトランジスタのコレクタ
領域にAsイオン注入を行ない、BPSG膜132を成
長させた後、熱処理を行ない、エミッタ電極126によ
りN+ 層がベース領域に拡散され、エミッタ層127が
形成される。
ることにより、BiCMOSが完成する。
べたBiCMOS型半導体集積回路の製造方法では、す
でに説明した通り、MOSデバイスをLDD構造とする
ため、ゲート電極119にサイドウォールを設ける上述
した従来の方法では、図7(b)〜図8(a)で説明し
たように、ゲート電極119の形成後、CVD膜、例え
ばPSG膜122をウエハ全面上に一旦設けてからRI
Eエッチングを行なっている。
は2600Å程度)でこのPSG膜122を設けるが、
同一のウエハの中心部側と端縁部側とでは厚みに約8%
のバラツキが生じてしまう。また、各ウエハ面でもその
程度の厚みのバラツキが生じる。そのバラツキは、ウエ
ハ内、ウエハ間で2400〜2800Åのバラツキとな
る。
ハ内はもとより異なるウエハ間で約3%程度のバラツキ
が生じ、このRIEエッチングで複数枚のシリコンウエ
ハを同時に適当な時間にわたりエッチングした時のエッ
チング量のバラツキの状態を図10に示す。ここで、図
10は、横軸に度数を、縦軸にエッチング量を示してい
る。この実験結果からシリコン基板のエッチング量は数
Åから最大200Åに達していることが理解できる。
CVD膜〔上記図7(c)の絶縁膜であるPSG膜12
2等〕がサイドウォール123を形成する際、RIEに
よる異方性エッチングを用いて±200Åのバラツキを
持つPSG膜をシリコン基板全面にわたって確実にエッ
チングしようとすると、上述したPSG膜122のバラ
ツキからサイドウォール123以外にはウエハ上にPS
G膜122を残存させないようにするため、標準エッチ
ング時間に10%〜30%のオーバーエッチング時間、
つまり約200Å酸化膜をエッチングする時間を追加す
る必要がある。すなわち、2600Å(PSGの中心膜
厚)+200Å(バラツキの最大)+200Å(オーバ
ーエッチング量)=3000Å(設定するエッチング膜
厚)の式で表されるように、3000ÅのPSG膜がエ
ッチングされるように条件は設定される。この時、バイ
ポーラのエミッタ形成予定領域145の酸化膜117は
PSGの厚いところでは1000Å(ベース酸化)+2
800Å(PSG膜)−3000Å(設定するエッチン
グ膜厚)=800Å、PSGの薄いところでは1000
Å+2400Å−3000Å=400Åとなり、RIE
のエッチング中にPSG膜の酸化膜117は200〜6
00Å程度エッチングされてしまう。
0Åもエッチング除去されると、工程完了後に結果とし
てエミッタ形成領域145の酸化膜のバラツキが生じ
る。また、その酸化膜はもともとの膜厚より薄くなって
しまうという問題が発生し、これはエミッタ形成領域−
ベース層間のベース酸化膜容量(Cox)がバラツキ、
しかも小さくなるという結果となり、ベース−エミッタ
間容量(CTE)のバラツキが大きくなる。しかも容量が
小さくなるために、集積回路の歩留まりを低下させると
いう問題がある。
チングの際、ベース酸化膜がエッチングされ、ベース酸
化膜厚がばらつくためエミッタ−ベース間容量(Co
x)が一定せず、ウエハ内でバラツクという問題点を除
去するため、ゲートホトリソの際、ベース酸化膜上にゲ
ート電極材料を残し、サイドウォールエッチング完了
後、ベースホトリソを行ないベース酸化膜上に形成した
ゲート電極材料をエッチング除去後、そのままのレジス
トでベースイオン注入を行なうようにしたので、サイド
ウォールエッチングの際のベース酸化膜減りがなくな
り、安定したベース酸化膜厚が得られるためエミッタ−
ベース間容量(Cox)も安定化する。かつベース酸化
膜上のゲート電極材料のエッチングとベースイオン注入
を1回のホトリソにて行なうようにしため、工程数(マ
スク合せ回数)の増加にならないということから、エミ
ッタ−ベース間容量の安定した、かつ工程数増加のない
優れたBiCMOS型半導体集積回路の製造方法を提供
することを目的とする。
成するために、少なくともMOSトランジスタとバイポ
ーラトランジスタとを同一基板上に形成するようにした
BiCMOS型半導体集積回路の製造方法において、素
子形成領域外に絶縁膜(15)を形成する工程と、バイ
ポーラトランジスタのベース形成領域にのみ酸化膜(1
6)を形成する工程と、前記ベース形成領域外の他の素
子形成領域内にゲート酸化膜(55)を形成する工程
と、MOSトランジスタのゲート電極を形成すると同時
に前記ベース形成領域にもゲート電極を形成する工程
と、該ゲート電極側面にサイドウォール(58)を形成
する工程と、前記ベース領域上に形成されているゲート
電極材料を選択エッチング除去する工程〔図2(b)〕
と、ベース拡散層形成のために前記ベース形成領域のみ
にベースイオン注入を行なう工程〔図2(c)〕と、N
MOSのソース・ドレインとバイポーラのコレクタにN
型不純物を導入する工程〔図2(e)〕と、PMOSの
ソース・ドレインとバイポーラのベース取り出しコンタ
クトにP型不純物を導入する工程〔図2(f)〕と、絶
縁膜を全面に形成後、コンタクト孔を形成する工程と、
配線金属を必要部分に形成する工程とを順に施すように
したものである。
型半導体集積回路の製造方法において、ベース酸化膜形
成後に全面にゲート電極材料を形成し、その後、ゲート
ホトリソ、エッチングを行ないMOSのゲート形成と同
時にバイポーラ領域のベース酸化膜上にもゲート電極材
料を形成するMOSのLDDイオン注入完了後、サイド
ウォールPSGを全面に形成し、サイドウォールエッチ
ングを行ないMOSのゲート電極側壁にサイドウォール
を形成後、ベースホトリソを行ない、ベース領域上に形
成したゲート電極材料をエッチング除去し、レジストは
そのままの状態ですぐにベースイオン注入を行なう。
材料を配置し、その後サイドウォールエッチングを行な
うようにしたので、サイドウォールエッチングの際のベ
ース酸化膜エッチングがなくなるため、ベース酸化膜厚
がバラツクことはなく、ベース−エミッタ間の酸化膜容
量が安定化する。
ながら詳細に説明する。図1〜図3は本発明の実施例を
示すBiCMOS型半導体集積回路の製造工程断面図で
ある。まず、図1(a)に示すように、P型基板10上
にN型埋め込み層11、P型埋め込み層12、N型エピ
層10A、Nウェル13、Pウェル14が形成され、窒
化膜15を用いてLOCOSを完了する。
びPAD酸化膜を除去後、ベース酸化膜を1000℃ウ
エット,20分の条件で行ない、1000Åのベース酸
化膜16を形成する。次に、図1(c)に示すように、
ベースホトリソを行ない、ベースコンタクト領域51、
コレクタ領域52、NMOS領域53及びPMOS領域
54以外の箇所にレジスト50を形成する。形成後、既
知のエッチング技術にて酸化膜を1000Å全面除去す
る。その後、レジスト50を除去する。
化を950℃ウエット10分の条件で行ない、ゲート酸
化膜55を200Å形成する。次に、図1(e)に示す
ように、全面にCVD法によりポリシリコン+WSix
56を形成する。次に、図1(f)に示すように、ゲー
トホトリソ・エッチングを既知のドライエッチング法に
て行ない、CMOS部のゲートの他にベース領域57上
にもポリシリコン+WSixを形成する。その後、LD
DP- 層17及びLDDN- 層18ホトリソ・イオン注
入の繰り返しにより形成する。
VD法によりPSG膜19を4000Å形成する。次
に、図2(a)に示すように、既知のドライエッチング
法を用いてエッチバックを行ない、サイドウォールPS
G58を形成する。次に、図2(b)に示すように、ベ
ースホトリソを行ないバイポーラトランジスタのベース
領域57にレジスト21を窓あけする。窓あけ後、ゲー
トエッチングを行ない、ベース領域57上にあるポリシ
リコン+WSixを除去する。
オン注入を40kev、1×1013ions/cm2 ,11
B+ の条件で行ない、ベース領域57に不純物導入を行
なう。イオン注入完了後、レジストを除去する。次に、
図2(d)に示すように、ベース層の結晶性を回復させ
るため1000℃で5分間N2 の条件でアニールを行な
った後、950℃でドライO2 15分の条件で酸化を行
ない、MOSのソース・ドレイン及びバイポーラトラン
ジスタのコレクタ、ベース取り出し用コンタクト部にマ
スク酸化膜24を形成する。
のソース・ドレイン27及びコレクタN+ 28を形成す
るため、既知のホトリソ技術にてレジスト25を窓あけ
し、40kev,1×1016ions/cm2 、As+ の
条件でイオン注入26を行なう。イオン注入完了後、レ
ジスト25を除去する。次に、図2(f)に示すよう
に、PMOSのソース・ドレイン30及びベース取り出
しコンタクト31の形成のためレジストを塗布後、窓あ
けを行ない、33kev,1×1016ions/cm2 ,
BF2 + の条件でイオン注入29を行なう。イオン注入
完了後はレジストを除去する。
32を形成後、エミッタ部35の窓あけを行なう。次
に、図3(a)に示すように、既知のウエットエッチン
グ法を用いエミッタ部35の酸化膜をエッチング除去す
る。次に、図3(b)に示すように、ポリシリコン38
を全面に形成後、Asイオン注入を2×1016ions
/cm2 ,40kevの条件で全面に行なう。
トリソ・エッチング技術を用いエミッタ部にポリシリコ
ン59を残す。次に、図3(d)に示すように、コンタ
クト形成のためウエハ全面にBPSG膜40をCVD法
にて形成後、BPSG膜40の段差を減らすためBPS
Gフローを1000℃,10分,N2 の条件で行なう。
そのときこのBPSGフローの熱処理により、ポリシリ
コン58からの拡散によりエミッタ60が形成される。
ト孔形成後、配線金属41を形成する。なお、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に
基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範
囲から排除するものではない。
よれば、ベース酸化膜上にゲート電極材料を配置し、そ
の後、サイドウォールエッチングを行なうようにしたの
で、サイドウォールエッチングの際のベース酸化膜エッ
チングがなくなるため、ベース酸化膜厚がばらつかず、
エミッタ−ベース間の酸化膜容量の安定化を図ることが
できる。
積回路の製造工程断面図(その1)である。
積回路の製造工程断面図(その2)である。
積回路の製造工程断面図(その3)である。
程断面図(その1)である。
程断面図(その2)である。
程断面図(その3)である。
程断面図(その4)である。
程断面図(その5)である。
程断面図(その6)である。
量を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくともMOSトランジスタとバイポ
ーラトランジスタとを同一基板上に形成するようにした
BiCMOS型半導体集積回路の製造方法において、 (a)素子形成領域外に絶縁膜を形成する工程と、 (b)バイポーラトランジスタのベース形成領域にのみ
酸化膜を形成する工程と、 (c)前記ベース形成領域外の他の素子形成領域内にゲ
ート酸化膜を形成する工程と、 (d)MOSトランジスタのゲート電極を形成すると同
時に前記ベース形成領域にもゲート電極を形成する工程
と、 (e)該ゲート電極側面にサイドウォールを形成する工
程と、 (f)前記ベース領域上に形成されているゲート電極材
料を選択エッチング除去する工程と、 (g)ベース拡散層形成のために前記ベース形成領域の
みにベースイオン注入を行なう工程と、 (h)NMOSのソース・ドレインとバイポーラのコレ
クタにN型不純物を導入する工程と、 (i)PMOSのソース・ドレインとバイポーラのベー
ス取り出しコンタクトにP型不純物を導入する工程と、 (j)絶縁膜を全面に形成後、コンタクト孔を形成する
工程と、 (k)配線金属を必要部分に形成する工程とを順に施す
ことを特徴とするBiCMOS型半導体集積回路の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3243280A JP3071512B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | BiCMOS型半導体集積回路の製造方法 |
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JP3071512B2 JP3071512B2 (ja) | 2000-07-31 |
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JP3243280A Expired - Fee Related JP3071512B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | BiCMOS型半導体集積回路の製造方法 |
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- 1991-09-24 JP JP3243280A patent/JP3071512B2/ja not_active Expired - Fee Related
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