JPH06112412A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH06112412A
JPH06112412A JP26001892A JP26001892A JPH06112412A JP H06112412 A JPH06112412 A JP H06112412A JP 26001892 A JP26001892 A JP 26001892A JP 26001892 A JP26001892 A JP 26001892A JP H06112412 A JPH06112412 A JP H06112412A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
bipolar transistor
film
region
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP26001892A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshifumi Umetsu
好文 梅津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP26001892A priority Critical patent/JPH06112412A/ja
Publication of JPH06112412A publication Critical patent/JPH06112412A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 MOSトランジスタのゲート電極の側壁にサ
イドウォールを形成する際に、バイポーラトランジスタ
形成領域の半導体層表面の荒れや汚染を防止する。 【構成】 バイポーラトランジスタ形成領域にMOS型
電界効果トランジスタを構成するゲート電極材料を残存
させておくことにより、MOS型電界効果トランジスタ
のゲート電極にサイドウォール形成時の異方性エッチン
グ時に、バイポーラトランジスタ形成領域の表面層がエ
ッチング材料に接触しない。これにより、バイポーラト
ランジスタ形成領域の表面層のエッチングによる荒れや
汚染を防止することが可能となる。また、MOS型電界
効果トランジスタのゲート電極を形成した後に、基板表
面全面に耐エッチング膜を形成する。これによっても、
MOS型電界効果トランジスタのゲート電極のサイドウ
ォール形成のためのドライエッチング時に、バイポーラ
トランジスタ形成領域の表面層は耐エッチング膜によっ
て保護されているために、その表面が荒れたり汚染され
ることはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に関し、
特に、バイポーラトランジスタとCMOS(Compl
ementary Metal Oxide Semi
conductor)トランジスタとを組合せてなるB
i−CMOSトランジスタの素子特性の向上を図った半
導体装置およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、メモリやプロセッサに代表される
VLSI(Very Large Scale Int
egrated circuit)は大規模化の傾向に
ある。この大規模化の要求に対処するため、高集積が可
能で低消費電力という特徴を持つCMOSが主流になっ
てきている。
【0003】しかし、高速化の要求に対しては、微細化
技術の進展によりMOSトランジスタの動作速度が向上
しているとはいえ、十分答えられていないのが現状であ
る。
【0004】通常、高速の分野においては、ECL(E
mitter Coupled Logic)を中心と
するバイポーラトランジスタが主流であるが、バイポー
ラトランジスタは消費電力が極めて大きく、高集積化の
大きな制約となっている。
【0005】以上のような背景において、高速かつ低消
費電力のデバイスを実現すべく、CMOSの高集積化お
よび低消費電力という特徴と、バイポーラトランジスタ
の高速性を併せもつことを可能とするBi−CMOSト
ランジスタが注目されてきている。
【0006】図51を参照して、上記Bi−CMOSト
ランジスタの動作原理について説明する。なお、図51
は、Bi−CMOS複合論理ゲートの原理回路を示す等
価回路図である。
【0007】まず、Bi−CMOSトランジスタのイン
バータ動作について定性的に説明する。入力Vi n が’
“low”レベルのとき、PMOSトランジスタM1
オンし、バイポーラトランジスタQ1 にベース電流が流
れ、これが増幅されて負荷容量を急速に充電する。この
ときNMOSトランジスタM2 はオフしているので、バ
イポーラトランジスタQ2 もオフするため、出力V
o u t が“high”レベルになる。逆に、入力Vi n
が“high”レベルのとき、NMOSトランジスタM
2 がオンしてバイポーラトランジスタQ2 に出力側から
ベース電流が流れ、これが増幅されて負荷容量を急速に
放電する。このときPMOSトランジスタM 1 はオフし
ているので、バイポーラトランジスタQ1 もオフするた
め、出力Vo u t が“low”レベルになる。このよう
に、Bi−CMOS複合回路では、トーテムポール接続
したバイポーラトランジスタの一方がオンするとき他方
はオフするので、定量的な還流電流が流れないため低消
費電力となる。また、MOSトランジスタのドレイン電
流がバイポーラトランジスタの電流増幅率倍されるので
高速に動作する。
【0008】次に、図52を参照して、Bi−CMOS
トランジスタの構造について説明する。図52は、Bi
−CMOSトランジスタの構造を示す断面図である。
【0009】図を参照して、半導体基板1上に、npn
バイポーラトランジスタ100とpチャンネルMOS型
トランジスタ200とnチャンネルMOS型トランジス
タ300が形成されている。
【0010】まず、単結晶シリコンからなるp- 型の半
導体基板1上にn- 型のエピタキシャル層9が形成され
ている。npnバイポーラトランジスタ100の形成領
域においては、半導体基板1とエピタキシャル層9にま
たがって高濃度のn+ 型埋込層3が形成されている。
【0011】pチャネルMOS型電界効果トランジスタ
200の形成領域およびnチャネルMOS型電界効果ト
ランジスタ300の形成領域においては、半導体基板1
とエピタキシャル層9にまたがって高濃度のn+ 型の埋
込層13が形成されている。
【0012】バイポーラトランジスタ100は、図52
の左側に示すように、n+ 埋込層3と、高濃度のn+
レクタウォール19と、エピタキシャル層9と、p-
ース領域38と、高濃度のn+ エミッタ領域40とで構
成されている。
【0013】コレクタ領域は、埋込層3と、コレクタウ
ォール19と、エピタキシャル層9とで構成されてい
る。
【0014】コレクタウォール19は、層間絶縁膜12
に設けられた接続穴(符号はつけていない)を介してコ
レクタウォール電極50aと接続されている。
【0015】ベース領域38は、接続穴(符号はつけて
いない)をとおしてベース用電極50bと電気的に接続
されている。n+ エミッタ40は、ゲート酸化膜12a
に設けられた接続穴(符号はつけていない)をとおして
エミッタ電極50cと電気的に接続されている。
【0016】また、隣接する素子間には、素子分離等の
目的のために、p+ 型不純物層6,11,17が形成さ
れている。
【0017】次に、pチャネルMOS型電界効果トラン
ジスタ200は、図52の中央部に示すように、n+
込層13と、n+ エピタキシャル層9からなるnウェル
と、ゲート酸化膜12aと、ゲート電極23,24と、
高濃度の一対のp+ ソースおよびp+ ドレイン領域35
とで構成されている。また、ゲート電極23,24の側
壁にはサイドウォールスペーサ30が形成されている。
【0018】一方、n型ウェル13は、高濃度のn+
込層13で構成されている。このn + 埋込層13は、上
記n型のウェル領域をベース領域とする寄生バイポーラ
トランジスタの電流増幅率を小さくし、その動作いわゆ
るラッチアップを防止するように構成されている。p+
ソース領域およびp+ ドレイン領域35は、接続穴(符
号はつけていない)を介してソース用またはドレイン用
電極50d,50eに電気的に接続されている。
【0019】次に、nチャネルMOS型電界効果トラン
ジスタ300は、図52の右側に示すように高濃度のn
+ 埋込層13と、低濃度のpウェル11と、ゲート酸化
膜12aと、ゲート電極22,23と、高濃度のn+
ース領域およびn+ ドレイン領域36とにより構成され
ている。pウェル11は、上記nウェルと同様に底部が
高濃度のn+ 埋込層13で構成されている。このn+
込層13は、上記と同様にラッチアップを防止するよう
に構成されている。n+ ソース領域およびn+ドレイン
領域36は、接続孔(符号はつけていない)を介してソ
ース用またはドレイン用電極50e,50fと電気的に
接続されている。
【0020】各トランジスタは、層間絶縁膜39,4
3,46に覆われている。また、電極50eは、層間絶
縁膜46を介して配線層48と接続されている。
【0021】次に、上記Bi−CMOSトランジスタの
製造方法について説明する。図53〜図79は、図52
に示された断面構造に従って、Bi−CMOSトランジ
スタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【0022】まず、図53を参照して、p型の半導体基
板1上に膜厚1000〜5000Åの酸化膜2を形成す
る。その後、この酸化膜2上にnpnバイポーラトラン
ジスタ100のコレクタ領域および半導体基板と電気的
に絶縁を必要とする箇所以外の領域にレジスト膜2aを
写真製版技術を用いて形成する。
【0023】次に、図54を参照して、前記レジスト膜
2aをマスクとして、酸化膜2をHFなどを用いてエッ
チング処理を行なう。その後、レジスト膜2aを除去し
て、酸化膜2をマスクとして、n型の不純物(Sb,A
sなど)を、加速電圧30〜140(kev)、注入量
1×101 4 〜1×101 6 /cm2 の条件で、p型半
導体基板1の表面に導入し、不純物濃度101 8 〜10
2 0 /cm3 のn+ 型不純物層3を形成する。
【0024】なお、熱処理時には、後工程の写真製版用
アライメント段差を形成するため、膜厚1000〜50
00Åの酸化を行なう。その後、酸化膜エッチング処理
(HFなど)を行ない、p型半導体基板上の酸化膜の全
面除去を行なう。
【0025】次に、図55を参照して、半導体基板1の
表面に、新たに膜厚1000〜5000Åの酸化膜4を
形成する。その後、この酸化膜4の上に、npnバイポ
ーラトランジスタの素子間分離領域以外の箇所に、レジ
スト膜5を写真製版技術を用いて形成する。
【0026】その後、レジスト膜5をマスクとして、p
型不純物(Bなど)を加速電圧30〜80(kev)、
注入量1×101 2 〜5×101 3 /cm2 の条件で、
p型半導体基板1の表面に導入する。その後、レジスト
膜5を除去し、熱処理を行なて、不純物濃度101 6
101 7 /cm3 のp+ 型不純物層6を形成する。さら
に、その後酸化膜のエッチング処理(HFなど)を行な
い、p型半導体基板1上の酸化膜4の全面除去を行な
う。
【0027】次に、図56を参照して、p型半導体基板
1の上に、エピタキシャル成長法により、厚さ0.5〜
5.0(nm)のn型不純物層7を形成する。
【0028】次に、図57を参照して、n型不純物層7
の表面に、膜厚100〜1000Åの薄膜酸化膜8を形
成する。さらに、この薄膜酸化膜8の上面に、膜厚10
0〜2500Åの窒化膜8aを形成する。その後、窒化
膜8aの上に、nウェル形成領域以外の箇所に、レジス
ト膜8bを写真製版技術を用いて形成する。
【0029】次に、このレジスト膜8bをマスクとし
て、窒化膜8aをドライエッチングにより除去する。そ
の後、レジスト膜8bおよび窒化膜8aをマスクとし
て、n型不純物(Pなど)を加速電圧100〜200
(keV)、注入量5×101 1 〜5×101 2 /cm
2 の条件で導入し、n型不純物層7の表面に不純物濃度
10 1 5 〜101 7 /cm3 のn- ウェル9を形成す
る。
【0030】次に、図58を参照して、レジスト膜8b
を除去した後、LOCOS酸化により、膜厚1000〜
10000Åの厚膜酸化膜10を形成する。その後、こ
の厚膜酸化膜10をマスクとして、p型不純物(Bな
ど)を加速電圧100〜200(kev)、注入量5×
101 1 〜5×101 2 /cm2 の条件で導入し、熱処
理を行ない、不純物濃度101 5 〜101 7 /cm3
+ 型不純物層11を形成する。
【0031】その後、窒化膜8aを除去し、さらに酸化
膜8,10の全面エッチング処理(HFなど)を行な
い、n型不純物層7の表面の酸化膜の全面除去を行な
う。
【0032】次に、図59を参照して、半導体基板の表
面に膜厚100〜1000Åの薄膜酸化膜12を形成す
る。その後、この薄膜酸化膜12の上面に、膜厚500
〜3000Åの多結晶シリコン膜13を形成する。さら
に、その後多結晶シリコン膜13の上面に、LPCVD
法により、膜厚1000〜5000Åの窒化膜14を形
成する。
【0033】次に、図60を参照して、窒化膜14の上
にレジスト膜15を形成し、写真製版技術により素子分
離領域内にレジスト膜15を残す。その後、このレジス
ト膜15をマスクとして、窒化膜14をドライエッチン
グ法により除去する。
【0034】次に、図61を参照して、レジスト膜15
を除去せずに、多結晶シリコン膜14の上に、レジスト
膜16を形成する。その後、写真製版技術を用いて、所
定の箇所にレジスト膜16を残す。次に、このレジスト
膜16およびレジスト膜15をマスクとして、p型不純
物(Bなど)を加速電圧30〜100(kev)、注入
量1×101 2 〜5×101 2 /cm2 の条件で、n型
不純物層9に導入し、不純物濃度101 6 〜101 8
cm3 のp型不純物層17を形成する。
【0035】次に、図62を参照して、レジスト膜1
5,16を除去し、窒化膜14をマスクとして、膜厚1
000〜10000Åの厚膜酸化膜12を形成する。そ
の後、窒化膜14および多結晶シリコン膜13をそれぞ
れ熱リン酸および等方性ドライエッチング等により除去
する。
【0036】次に、図63を参照して、酸化膜12の上
面に、膜厚1000〜5000Åの窒化膜18をLPC
VD法により形成する。その後、図64を参照して、窒
化膜18の上面に、レジスト膜20を形成し、写真製版
技術によりnpnバイポーラトランジスタのコレクタウ
ォールを形成する領域のレジスト膜20を除去する。
【0037】次に、このレジスト膜20をマスクとして
窒化膜18および酸化膜12を順次エッチングにより除
去する。その後、レジスト膜20を除去した後、窒化膜
18をマスクとして、リン(p)等を導入し、コレクタ
ウォール領域19を形成する。その後、HFなどによ
り、リンガラスエッチング処理を行ない、熱リン酸など
により窒化膜18の除去を行ない、さらにHF等により
酸化膜12の除去を行なう。
【0038】次に、図65を参照して、基板表面に犠牲
酸化膜(図示せず)を形成し、写真製版およびイオン注
入法により、nチャネルMOSトランジスタおよびpチ
ャネルMOSトランジスタの表面のしきい値電圧が得ら
れるように調整した後、ゲート酸化膜21を形成する。
【0039】次に、図66を参照して、ゲート酸化膜2
1の表面に、CVD法により厚さ0.05〜0.5(μ
m)の多結晶シリコン層22を形成する。その後、n型
またはp型の不純物によりドーブした後、高融点金属
(W,Noなど)とSiの合金膜23をスパッタリング
法により厚さ0.05〜0.5(μm)堆積する。この
多結晶シリコン層22および合金膜23により、ゲート
電極の材料を構成する。
【0040】次に、合金膜23上の所定箇所に、写真製
版技術を用いて、所定形状のレジスト膜24を形成す
る。
【0041】次に、図67を参照して、レジスト膜24
をマスクとして、合金膜23および多結晶シリコン層2
2をエッチングし、nチャネルMOSトランジスタおよ
びpチャネルMOSトランジスタのゲート電極を形成す
る。
【0042】次に、図68を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域と、nチャネルMOSトランジ
スタ形成領域の上に、レジスト膜25を写真製版技術に
より形成する。その後、pチャネルMOSトランジスタ
形成領域に、レジスト膜25と、ゲート電極22,23
とをマスクとして、p型不純物(Bなど)を加速電圧2
0〜60(kev),注入量5×101 2 〜5×10
1 3 /cm2 の条件で導入し、不純物濃度が101 7 〜
101 9 /cm3 の一対のp- 不純物領域26を形成す
る。
【0043】次に、図69を参照して、レジスト膜25
を除去した後、再びnpnバイポーラトランジスタ形成
領域と、pチャネルMOSトランジスタ形成領域の上に
レジスト膜27を写真製版技術により形成する。その
後、nチャネルMOSトランジスタ形成領域にレジスト
膜27とゲート電極22,23とをマスクとして、n型
不純物(Pなど)を加速電圧50〜150(kev),
注入量を5×101 2 〜5×101 3 /cm2 の条件で
導入し、不純物濃度101 7 〜101 9 /cm3の一対
のn- 不純物領域28を形成する。
【0044】次に、図70を参照して、レジスト膜27
を除去した後、半導体基板1の表面全体に、CVD法に
より酸化膜29を堆積する。
【0045】次に、図71を参照して、酸化膜29を異
方性のエッチングにより除去し、ゲート電極23,22
の側壁にサイドウォールスペーサ30を形成する。
【0046】次に、図72を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域およびnチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域の上にレジスト膜31を写真製版技術に
より形成する。その後、pチャネルMOSトランジスタ
形成領域に、レジスト膜31と、ゲート電極22,23
およびサイドウォールスペーサ30をマスクとして、p
型不純物(Bなど)を加速電圧30〜80(kev)、
注入量1×101 5 〜6×101 5 /cm2 の条件で導
入し、不純物濃度102 2 /cm3 程度の一対のp+
純物領域32を形成する。これにより、LDD(Lig
htly Doped Drain)構造を有するpチ
ャネルMOS型トランジスタが完成する。
【0047】次に、図73を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域およびpチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域の上面に、レジスト膜33を写真製版技
術により形成する。その後、このnチャネルMOS型形
成領域にレジスト膜33とゲート電極22,23および
サイドウォールスペーサ30をマスクとして、n型不純
物(Pなど)を加速電圧30〜80(kev)、注入量
1×101 5 〜6×101 5 /cm2 の条件で導入し、
不純物濃度102 2 /cm3 程度の一対のn+不純物領
域34を形成する。これにより、LDD構造を有するn
チャネルMOSトランジスタが完成する。
【0048】次に、図74を参照して、レジスト膜33
を除去する。その後、図75参照して、pチャネルMO
SトランジスタおよびnチャネルMOSトランジスタの
上面に、再びレジスト膜37を形成する。
【0049】その後、npnバイポーラトランジスタ形
成領域にp型不純物(Pなど)を導入し、p型不純物領
域からなるベース領域38を形成する。
【0050】次に、図76を参照して、レジスト膜37
を除去した後、CVD法により、基板表面全面に高温酸
化膜39を形成する。その後、この高温酸化膜の上面
に、写真製版技術を用いて、npnバイポーラトランジ
スタのエミッタ領域の上方のみ開口部を有するレジスト
膜41を形成する。その後、このレジスト膜41をマス
クとして、ドライエッチング法により、高温酸化膜39
および酸化膜12のエッチングを行なう。その後、n型
の不純物(Bなど)を導入し、エミッタ領域40を形成
する。
【0051】次に、図77を参照して、レジスト膜41
を除去した後、CVD法により、多結晶ポリシリコン4
2を堆積する。その後、写真製版技術を用いて、ドライ
エッチング法により、npnバイポーラトランジスタの
エミッタ引出し電極42を形成する。その後、エミッタ
引出し電極の低抵抗化を図るため、n型の不純物(P,
Asなど)イオンの注入を行なう。
【0052】次に、図78を参照して、基板上全面に、
層間酸化膜43を形成する。その後写真製版技術を用い
て、コンタクト部の層間酸化膜43と、高温酸化膜39
および酸化膜12をドライエッチング法によりエッチン
グし、コンタクト孔をそれぞれ開口する。
【0053】次に、図79を参照して、バリアメタル膜
27(Diなど)をスパッタ法により付着した後、ラン
プアニールを実施する。その後、配線材料(Al−Si
−Cu)をスパッタ法で被覆した後、写真製版技術およ
びドライエッチング法により、配線層を形成する。
【0054】その後、層間酸化膜29を形成し、写真製
版およびドライエッチング法により配線,配線間コンタ
クトであるスルーホールを形成し、バリアメタル30
(CiNなど)をスパッタ法で付着した後、配線材料
(Al−Si−Cuなど)をスパッタで被覆し所望の配
線構造を得ることにより、図52に示すBi−CMOS
トランジスタが完成する。
【0055】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下に示す問題点を有している。
【0056】まず、図70および図71を再び参照し
て、従来の問題点について説明する。ゲート電極22,
23の上に酸化膜29を堆積した後、異方性エッチング
を行なうことにより、ゲート電極22,23の側壁に、
サイドウォールスペーサ30を形成している。このと
き、バイポーラトランジスタ形成領域の表面に形成され
た酸化膜29も同時に異方性のエッチングにより除去さ
れる。しかしこのとき、バイポーラトランジスタ形成領
域の表面のnウェル9がイオンによってたたかれるため
に、nウェル9の表面が荒れ、汚染の原因となる。この
結果、図52を参照して、ベース領域38の正孔とnウ
ェル9の電子が、その表層において、再結合しやすくな
り、ベース再結合電流が増大し、所望の電流増幅率(h
fe)が得られなくなるという問題点を有している。
【0057】また、p型のベース領域60の表層に形成
されるn型のエミッタ領域40の中の電子は、その表面
においてベース領域38内の正孔と再接合しやすくなる
ために、その接合部分におけるリーク電流が増大すると
いった問題点を有している。
【0058】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、MOSトランジスタのゲート電極の側壁
にサイドウォールスペーサを形成する際に、バイポーラ
トランジスタ形成領域の半導体層表面の荒れや汚染を防
止することを可能とした半導体装置およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【0059】
【課題を解決するための手段】この発明に基づいた請求
項1に記載の半導体装置の製造方法においては、以下の
工程を備えている。
【0060】主表面を有する同一基板上に、バイポーラ
トランジスタ形成領域とMOS型電界効果トランジスタ
形成領域とが形成される。その後、MOS型電界効果ト
ランジスタを構成するゲート電極のパターニング時に、
上記バイポーラトランジスタ形成領域に上記ゲート電極
の材料である導電材料が残存するようにパターニングが
行なわれる。
【0061】次に、上記MOS型電界効果トランジスタ
形成領域の上記主表面に、上記ゲート電極をマスクとし
て不純物が導入される。その後、上記主表面上全面に酸
化膜を堆積し、異方性エッチングにより上記ゲート電極
の酸化膜からなるサイドウォールスペーサが形成され
る。
【0062】次に、上記MOS型電界効果トランジスタ
形成領域の上記主表面に、上記ゲート電極および上記サ
イドウォールスペーサをマスクとして不純物を導入し、
MOS型トランジスタが完成される。その後、上記バイ
ポーラトランジスタ形成領域に残存する上記導電材料が
除去される。その後、上記バイポーラトランジスタ形成
領域に所定の不純物を導入し、バイポーラトランジスタ
が完成される。
【0063】次に、この発明に基づいた請求項2に記載
の半導体装置の製造方法においては、以下の工程を備え
ている。
【0064】上記、請求項1に記載の半導体装置の製造
方法であって、上記バイポーラトランジスタ形成領域に
前記ゲート電極の材料である導電材料が残存するように
パターニングを行なう工程は、上記バイポーラトランジ
スタのベース領域となる部分の上方に、上記導電材料を
残存させようパターニングを行なう工程を含み、上記M
OS型電界効果トランジスタ形成領域の上記主表面に、
上記ゲート電極をマスクとして不純物を導入する工程
は、上記バイポーラトランジスタの上記ベース領域にも
同時に不純物を導入する工程を含んでいる。
【0065】次に、この発明に基づいた請求項3に記載
の半導体装置の製造方法においては、以下の工程を備え
ている。
【0066】主表面を有する同一基板上にバイポーラト
ランジスタ形成領域とMOS型電界効果トランジスタ形
成領域とから形成される。その後、上記MOS型電界効
果トランジスタ形成領域の主表面にゲート酸化膜を介し
てゲート電極が形成される。
【0067】次に、上記MOS型電界効果トランジスタ
形成領域の主表面に上記ゲート電極をマスクとして不純
物が導入される。その後上記基板の上記主表面全面に耐
エッチング膜が形成される。
【0068】次に、上記耐エッチング膜の上面に酸化膜
を堆積し、異方性エッチングより上記ゲート電極の側壁
にサイドウォールスペーサが形成される。
【0069】その後、上記MOS型電界効果トランジス
タ形成領域の上記主表面に、上記ゲート電極および上記
サイドウォールスペーサをマスクとして、不純物を導入
し、MOS型トランジスタが完成される。
【0070】次に、上記耐エッチング膜が除去される。
その後、上記バイポーラトランジスタ形成領域に所定の
不純物を導入し、バイポーラトランジスタが完成され
る。
【0071】次に、この発明に基づいた請求項4に記載
の半導体装置においては、主表面を有する同一基板上に
バイポーラトランジスタとMOS型電界効果トランジス
タとを備え、上記MOS型電界効果トランジスタは、上
記主表面上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電
極と、上記主表面から所定の深さにかけて、上記ゲート
電極を左右から挟む位置に形成された一対の不純物領域
と、上記ゲート電極の側壁に形成された酸化膜からなる
サイドウォールスペーサとを有し、上記サイドウォール
スペーサは、上記ゲート電極との接触面および上記ゲー
ト酸化膜との接触面の間に耐エッチング膜を介在させて
いる。
【0072】
【作用】この発明に基づいた請求項1に記載の半導体装
置の製造方法によれば、バイポーラトランジスタ形成領
域に、MOS型電界効果トランジスタを構成するゲート
電極材料を残存させておくことにより、MOS型電界効
果トランジスタのゲート電極のサイドウォールスペーサ
の形成値における異方性エッチング時に、バイポーラト
ランジスタ形成領域の表面層が、エッチング材料に接触
しない。これにより、バイポーラトランジスタ形成領域
の表面層のエッチングによる荒れや汚染を防止すること
が可能となる。
【0073】次に、この発明に基づいた請求項2に記載
の半導体装置の製造方法によれば、請求項1に記載の半
導体装置の製造方法において、バイポーラトランジスタ
のベース領域となる部分には、導電材料を残存させず
に、導電材料を形成する。これにより、MOS型電界効
果トランジスタのソース/ドレイン領域形成のための不
純物注入工程において、バイポーラトランジスタのベー
ス領域を形成するための不純物領域を同時に形成するこ
とが可能となる。
【0074】次に、この発明に基づいた請求項3および
請求項4に記載の半導体装置およびその製造方法によれ
ば、MOS型電界効果トランジスタのゲート電極を形成
した後に、基板表面全面に耐エッチング膜を形成する。
これにより、MOS型電界効果トランジスタのゲート電
極側壁のサイドウォールスペーサ形成のためのドライエ
ッチング時においても、バイポーラトランジスタ形成領
域の表面層は、耐エッチング膜によって保護されている
ために、その表面が荒れることあるいは汚染されること
はない。
【0075】
【実施例】以下、この発明に基づいた半導体装置の製造
方法の第1の実施例について図面を参照して説明する。
【0076】まず、図1は、この第1の実施例における
半導体装置の製造方法に基づいて製造されたBi−CM
OSトランジスタの断面構造図である。
【0077】図を参照して、半導体基板1上に、npn
バイポーラトランジスタ100とpチャネルMOS型ト
ランジスタ200と、nチャネルMOS型トランジスタ
300が形成されている。まず、多結晶シリコンからな
るp- 型の半導体基板1上に、n- 型のエピタキシャル
層9が形成されている。npnバイポーラトランジスタ
100の形成領域においては、半導体基板1とエピタキ
シャル層9に跨がって高濃度のn+ 型埋込層3が形成さ
れている。
【0078】pチャネルMOS型電界効果トランジスタ
200の形成領域およびnチャネルMOS型電界効果ト
ランジスタ300の形成領域においては、半導体基板1
とエピタキシャル層9に跨がって高濃度のn+ 型の埋込
層3が形成されている。
【0079】npnバイポーラトランジスタ100は、
図1の左側に示すように、n+ 埋込層3と、高濃度のn
+ コレクタウォール19と、エピタキシャル層9とp-
ベース領域38と、高濃度のn+ エミッタ領域40とで
構成されている。
【0080】コレクタ領域は、埋込層3と、コレクタウ
ォール19と、エピタキシャル層9とで構成されてい
る。
【0081】コレクタウォール19は、層間絶縁層12
に設けられた接続穴(符号はつけていない)を介してコ
レクタウォール電極50aと接続されている。
【0082】ベース領域38は、接続穴(符号は付けて
いない)を介してベース用電極50bと電気的に接続さ
れている。n+ エミッタ40は、ゲート酸化膜12aに
設けられた接続穴(符号はつけていない)を通してエミ
ッタ電極50cと電気的に接続されている。また、隣接
する素子間には、素子分離等のための目的に、p+ 型不
純物層6,11,17が形成されている。
【0083】次に、pチャネルMOS型電界効果トラン
ジスタ200は、図1の中央部に示すように、n+ 埋込
層13と、n+ エピタキシャル層9からなるnウェル
と、ゲート酸化膜12aと、ゲート電極23,24と、
高濃度の位置のp+ ソースおよびp+ ドレイン領域35
とで構成されている。また、ゲート電極23,24の側
壁には、サイドウォールスペーサ30が形成されいる。
【0084】一方、n型ウェルは、高濃度のn+ 埋込層
13で構成されている。このn+ 埋込層13は、上記n
+ 型のウェル領域をベース領域とする寄生バイポーラト
ランジスタの電流増幅率を小さくし、その動作いわゆる
ラッチアップを防止するように構成されている。p+
ース領域およびp+ ドレイン領域35は、接続穴(符号
はつけていない)を通したソース用またはドレイン用電
極50d,50eに電気的に接続されている。
【0085】次に、nチャネルMOS型電界効果トラン
ジスタ300は、図1の右側に示すように、高濃度のn
+ 埋込層13と、低濃度のpウェル10と、ゲート酸化
膜12aと、ゲート電極22,23と、高濃度のn+
ース領域およびn+ ドレイン領域36とにより構成され
いる。pウェル10は、上記nウェルと同様に底部が高
濃度のn+ 埋込層13で構成されている。このn+ 埋込
層13は、上記と同様にラッチアップを防止するように
構成されている。n+ ソース領域およびn+ ドレイン領
域36は、接続穴(符号はつけていない)を介してソー
ス用またはドレイン用電極50e,50fと電気的に接
続されている。
【0086】また、各トランジスタは、層間絶縁膜3
9,43,46に覆われている。さらに、電極50e
は、層間絶縁膜46を介して配線層48と接続されてい
る。
【0087】次に、上記Bi−CMOSトランジスタの
製造方法について説明する。図2〜図30は、図1に示
された断面構造に従って、Bi−CMOSトランジスタ
の製造方法を工程順に示す断面図である。
【0088】まず、図2を参照して、p型の半導体基板
1上に膜厚1000〜5000Åの酸化膜2を形成す
る。その後、この酸化膜2上にnpnバイポーラトラン
ジスタ100のコレクタ領域および半導体基板と電気的
に絶縁を必要とする箇所以外の領域にレジスト膜2aを
写真製版技術を用いて形成する。
【0089】次に、図3を参照して、前記レジスト膜2
aをマスクとして、酸化膜2をHFなどによりエッチン
グ処理を行なう。その後、レジスト膜2aを除去して、
酸化膜2をマスクとして、n型の不純物(Sb,Asな
ど)を、加速電圧30〜140(kev)、注入量1×
101 4 〜1×101 6 /cm2 の条件で、p型半導体
基板1の表面に導入し、不純物濃度101 8 〜102 0
/cm3 のn+ 型不純物層3を形成する。
【0090】なお、熱処理時においては、後工程の写真
製版用アライメント段差を形成するために、膜厚100
0〜5000Åの酸化を行なう。その後、酸化膜エッチ
ング処理(HFなど)を行ない、p型半導体基板上の酸
化膜の全面除去を行なう。
【0091】次に、図4を参照して、半導体基板1の表
面に新たに膜厚1000〜5000Åの酸化膜4を形成
する。その後、この酸化膜4の上に、npnバイポーラ
トランジスタの素子間分離領域以外の箇所に、レジスト
膜5を写真製版技術を用いて形成する。
【0092】その後、このレジスト膜5をマスクとし
て、p型不純物(Bなど)を加速電圧30〜80(ke
v)、注入量1×101 2 〜5×101 3 /cm2 の条
件で、p型半導体基板1の表面に導入する。その後、レ
ジスト膜5を除去し、熱処理を行ない、不純物濃度10
1 6 〜101 7 /cm3 のp+ 型不純物層6を形成す
る。
【0093】さらに、その後、酸化膜のエッチング処理
(HFなど)を行ない、p型半導体基板1上の酸化膜4
の全面除去を行なう。
【0094】次に、図5を参照して、p型半導体基板1
の上に、エピタキシャル成長法により、厚さ0.5〜
5.0(nm)のn型不純物層7を形成する。
【0095】次に、図6を参照して、n型不純物層7の
表面に、膜厚100〜1000Åの薄膜酸化膜8を形成
する。さらに、この薄膜酸化膜8の上面に、膜厚100
〜2500Åの窒化膜8aを形成する。その後、窒化膜
8aの上に、nウェル形成領域以外の箇所に、レジスト
膜8bを写真製版技術を用いて形成する。
【0096】次に、このレジスト膜8bをマスクとし
て、窒化膜8aをドライエッチングにより除去する。そ
の後、レジスト膜8bおよび窒化膜8aをマスクとし
て、n型不純物(Pなど)を加速電圧100〜200
(kev)、注入量5×101 1 〜5×101 2 /cm
2 の条件で導入し、n型不純物層7の表面に不純物濃度
10 1 5 〜101 7 /cm3 のn- ウェル9を形成す
る。
【0097】次に、図7を参照して、レジスト膜8bを
除去した後、LOCOS酸化により、膜厚1000〜1
0000Åの厚膜酸化膜10を形成する。その後、この
厚膜酸化膜10をマスクとして、p型不純物(Bなど)
を加速電圧100〜200(kev)、注入量5×10
1 1 〜5×101 2 /cm2 の条件で導入し、熱処理を
行ない、不純物濃度101 5 〜101 7 /cm3 のp+
型不純物層11を形成する。
【0098】その後、窒化膜8aを除去し、さらに酸化
膜8,10の全面エッチング処理(HFなど)を行な
い、n型不純物層7の表面の酸化膜の全面除去を行な
う。
【0099】次に、図8を参照して、半導体基板の表面
に、膜厚100〜1000Åの薄膜酸化膜12を形成す
る。その後、この薄膜酸化膜12の表面に、膜厚500
〜3000Åの多結晶シリコン膜13を形成する。さら
に、その後、多結晶シリコン膜13の上面に、LPCV
D法により、膜厚1000〜5000Åの窒化膜14を
形成する。
【0100】次に、図9を参照して、窒化膜14の上に
レジスト膜15を形成し、写真製版技術により素子分離
領域内にレジスト膜15を残す。その後、このレジスト
膜15をマスクとして、窒化膜14をドライエッチング
法により除去する。
【0101】次に、図10を参照して、レジスト膜15
を除去せずに、多結晶シリコン膜14の上に、レジスト
膜16を形成する。その後、写真製版技術を用いて、所
定の箇所にレジスト膜16を残す。次に、このレジスト
膜16およびレジスト膜15をマスクとして、p型不純
物(Bなど)を加速電圧30〜100(kev)、注入
量1×101 2 〜5×101 2 /cm2 の条件で、n型
不純物層9に導入し、不純物濃度101 6 〜101 8
cm3 のp型不純物層17を形成する。次に、図11を
参照して、レジスト膜15,16を除去し、窒化膜14
をマスクとして、膜厚1000〜10000Åの厚膜酸
化膜12を形成する。
【0102】その後、図12を参照して、窒化膜14お
よび多結晶シリコン膜13をそれぞれ熱リン酸および等
方性エッチングなどにより除去する。
【0103】次に、図13を参照して、酸化膜12の表
面に膜厚1000〜5000Åの窒化膜18をLPCV
D法により形成する。その後、窒化膜18の表面に、レ
ジスト膜20を形成し、写真製版技術によりnpnバイ
ポーラトランジスタのコレクタホールを形成する領域の
レジスト膜20を除去する。
【0104】次に、このレジスト膜20をマスクとし
て、窒化膜18および酸化膜12を順次エッチングによ
り除去する。その後、レジスト膜20を除去した後、窒
化膜18をマスクとして、リン(P)などを導入し、コ
レクタウォール領域19を形成する。その後、HFなど
により、リンガラスエッチング処理を行ない、熱リン酸
などにより窒化膜18の除去を行ない、さらにHFなど
により酸化膜12の除去を行なう。
【0105】次に、図14を参照して、基板表面に犠牲
酸化膜(図示せず)を形成し、写真製版およびイオン注
入法により、nチャネルMOSトランジスタおよびpチ
ャネルMOSトランジスタの表面のしきい値電圧が得ら
れるように調整した後、ゲート酸化膜21を形成する。
【0106】次に、図15を参照して、ゲート酸化膜2
1の表面に、CVD法により厚さ0.05〜0.5(μ
m)の多結晶シリコン層22を形成する。その後、n型
またはp型の不純物によりドープした後、高融点金属
(W,Noなど)とSiの合金膜23をスパッタリング
法により厚さ0.05〜0.5(μm)堆積する。この
多結晶シリコン層22および合金膜23により、ゲート
電極の材料を構成する。
【0107】次に、上記合金膜23の上のnpnバイポ
ーラトランジスタ形成領域およびnチャネルMOS電界
効果トランジスタとpチャネルMOS電界効果トランジ
スタのゲート電極を形成する領域に、写真製版技術を用
いて、レジスト膜24を形成する。
【0108】次に、図16を参照して、上記レジスト膜
24をマスクとして、合金膜23および多結晶シリコン
22をエッチングし、nチャネルMOSトランジスタお
よびpチャネルMOSトランジスタのゲート電極を形成
する。このとき、npnバイポーラトランジスタ形成領
域にも、ゲート電極の材料を残存させる。
【0109】次に、図17を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域と、nチャネルMOSトランジ
スタ形成領域の上に、レジスト膜25を写真製版技術に
より形成する。その後、pチャネルMOSトランジスタ
形成領域に、レジスト膜25と、ゲート電極22,23
とをマスクとして、p型不純物(Bなど)を加速電圧2
0〜60(kev),注入量5×101 2 〜5×10
1 3 /cm2 の条件で導入し、不純物濃度が101 7
101 9 /cm3 の一対のp- 不純物領域26を形成す
る。
【0110】次に、図18を参照して、レジスト膜25
を除去した後、再びnpnバイポーラトランジスタ形成
領域と、pチャネルMOSトランジスタ形成領域の上に
レジスト膜27を写真製版技術により形成する。その
後、nチャネルMOSトランジスタ形成領域にレジスト
膜27とゲート電極22,23とをマスクとして、n型
不純物(Pなど)を加速電圧50〜150(kev),
注入量5×101 2 〜5×101 う3/cm2 の条件で
導入し、不純物濃度101 7 〜101 9 /cm3の一対
のn- 不純物領域28を形成する。
【0111】次に、図19を参照して、レジスト膜27
を除去した後、半導体基板1の表面全体に、CVD法に
より酸化膜29を形成する。
【0112】次に、図20を参照して、酸化膜29を異
方性のエッチングにより除去し、ゲート電極23,22
の側壁にサイドウォールスペーサ30を形成する。
【0113】次に、図21を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域およびnチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域の上にレジスト膜31を写真製版技術に
より形成する。その後、pチャネルMOSトランジスタ
形成領域に、レジスト膜31と、ゲート電極22,23
およびサイドウォールスペーサ30をマスクとして、p
型不純物(Bなど)を加速電圧30〜80(kev)、
注入量1×101 5 〜6×101 5 /cm2 の条件で導
入し、不純物濃度102 2 /cm3 程度の一対のp+
純物領域32を形成する。これにより、LDD構造を有
するpチャネルMOS型トランジスタが完成する。
【0114】次に、図22を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域およびpチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域の上面に、レジスト膜33を写真製版技
術により形成する。その後、このnチャネルMOS型形
成領域にレジスト膜33とゲート電極22,23および
サイドウォールスペーサ30をマスクとして、n型不純
物(pなど)を加速電圧30〜80(kev)、注入量
1×101 5 〜6×101 5 /cm2 の条件で導入し、
不純物濃度を102 2 /cm3 程度の一対のn + 不純物
領域34を形成する。これにより、LDD構造を有する
nチャネルMOSトランジスタが完成する。
【0115】次に、図24を参照して、pチャネルMO
S型トランジスタおよびnチャネルMOS型トランジス
タの上面に写真製版技術を用いてレジスト膜50を形成
する。その後、図25を参照して、レジスト膜50をマ
スクとして、npnバイポーラトランジスタ形成領域上
に残存するゲート電極材料22,23およびサイドウォ
ールスペーサ30を等方性のドライエッチングにより除
去する。その後、レジスト膜50を除去する。
【0116】次に、図26を参照して、pチャネルMO
SトランジスタおよびnチャネルMOSトランジスタの
上面に再びレジスト膜37を形成する。その後、npn
バイポーラトランジスタ形成領域にp型不純物(Pな
ど)を導入し、p型不純物領域からなるベース領域38
を形成する。
【0117】次に、図27を参照して、レジスト膜37
を除去した後、CVD法により、基板表面全面に高温酸
化膜39を形成する。その後、この高温酸化膜39の上
面に、写真製版技術を用いて、npnバイポーラトラン
ジスタのエミッタ領域の上方のみ開口部を有するレジス
ト膜41を形成する。その後、このレジスト膜41をマ
スクとして、ドライエッチング法により、高温酸化膜3
9および酸化膜12のエッチングを行なう。その後、n
型の不純物(Bなど)を導入し、エミッタ領域40を形
成する。
【0118】次に、図28を参照して、レジスト膜41
を除去した後、CVD法により、多結晶ポリシリコン4
2を堆積する。その後、写真製版技術を用いて、ドライ
エッチング法により、npnバイポーラトランジスタの
エミッタ引出し電極42を形成する。その後、エミッタ
引出し電極の低抵抗化を図るため、n型の不純物(P,
Asなど)イオンの注入を行なう。
【0119】次に、図29を参照して、基板上全面に、
層間酸化膜43を形成する。その後写真製版技術を用い
て、コンタクト部を層間酸化膜43と、高温酸化膜39
および酸化膜12をドライエッチング法によりエッチン
グし、コンタクト穴をそれぞれ開口する。
【0120】次に、図30を参照して、バリアメタル膜
27(2iなど)をスパッタ法により付着した後、ラン
プアニールを実施し、その後配線材料(Al−Si−G
u)をスパッタ法により被覆した後、写真製版技術およ
びドライエッチング法により、配線層を形成する。
【0121】その後、層間酸化膜29を形成し、写真製
版およびドライエッチング法により配線,配線間コンタ
クトであるスルーホールを形成し、バリアメタル30
(CiNなど)をスパッタ法で付着した後、配線材料
(Al−Si−Euなど)をスパッタ法で被覆し、所望
の配線構造を得ることにより、図1に示すBi−CMO
Sトランジスタが完成する。
【0122】次に、図31を参照して、この実施例と従
来方法によって形成された半導体装置のバイポーラトラ
ンジスタの特性を示す図である。図において、電流増幅
率を縦軸に対数表示して、横軸にコレクタ電流を表示
し、これらの関係を測定した特性である。従来方法によ
れば、バイポーラトランジスタの表面に荒れがあるため
に、再結合により電流増幅率が低下していることがわか
る。本実施例においては、バイポーラトランジスタ形成
領域における半導体層の表面の荒れがなくなったため
に、電子と正孔の再接合は抑制され、電流増幅率をほぼ
一定にすることが可能となる。
【0123】また、図32を参照して、コレクタ電流と
ベース電流を縦軸に対数表示し、横軸にベース・エミッ
タ電圧を表示して、これらの関係を示した特性である。
コレクタ電流は表面の荒れにはほとんど影響されないた
めに、本実施例と従来方法ではほぼ同一の特性が得られ
るが、本発明によって形成されたバイポーラトランジス
タは、従来のものに比べて、ベース電流が小さくなる。
これは、従来方法によって形成したバイポーラトランジ
スタのベース層表面に荒れがあるために再結合の数が多
くなっているからである。
【0124】以上、この発明に基づいた半導体装置の製
造方法によれば、バイポーラトランジスタ形成領域に、
MOS型電界効果トランジスタを構成するゲート電極材
料を残存させておくことにより、MOS型電界効果トラ
ンジスタのゲート電極のサイドウォールスペーサ形成時
の異方性エッチングにより、バイポーラトランジスタ形
成領域の表面層が、エッチング材料に接触しないため
に、バイポーラトランジスタ形成領域の表面層のエッチ
ングによる荒れを防止することが可能となる。
【0125】次に、この発明に基づいた第2の実施例に
おける半導体装置の製造方法について、図33ないし図
43を参照して説明する。なお、本実施例においては、
上述した第1の実施例において説明した図2〜図14の
工程は同一であるためにここでの説明は省略する。
【0126】まず、図33を参照して、合金膜23を形
成した後、この合金膜23の上面に、npnバイポーラ
トランジスタ形成領域およびnチャネルMOS電界効果
トランジスタとpチャネルMOS電界効果トランジスタ
のゲート電極を形成する領域に、写真製版技術を用いて
レジスト膜24を形成する。なお、このとき本実施例に
おいては、npnバイポーラトランジスタ形成領域上に
形成するレジスト膜は、第1の実施例のように、npn
バイポーラトランジスタ形成領域全面に形成するのでは
なく、npnバイポーラトランジスタのベース領域とな
る部分の上方には、レジスト膜を形成しないようにす
る。
【0127】次に、図34を参照して、上記レジスト膜
24をマスクとして、合金膜23および多結晶シリコン
層22をエッチングし、nチャネルMOSトランジスタ
およびpチャネルMOSトランジスタのゲート電極を形
成する。
【0128】次に、図35を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域と、nチャネルMOSトランジ
スタ形成領域の上に、レジスト膜25を写真製版技術に
より形成する。なおこのときnpnバイポーラトランジ
スタ形成領域上においては、ベース領域となる部分がゲ
ート電極材料には覆われていない。その後、pチャネル
MOSトランジスタ形成領域に、レジスト膜2とゲート
電極22,23とをマスクとして、p型不純物(Bな
ど)を加速電圧20〜60(kev),注入量5×10
1 2 〜5×101 3 /cm2 の条件で導入し、不純物濃
度が101 7 〜101 9 /cm3 の一対のp- 不純物領
域26を形成する。このとき、npnバイポーラトラン
ジスタのベース領域38も同時に形成する。
【0129】次に、図36を参照して、レジスト膜25
を除去した後、再びnpnバイポーラトランジスタ形成
領域と、pチャネルMOSトランジスタ形成領域のよう
にレジスト膜27を写真製版技術により形成する。その
後、nチャネルMOSトランジスタ形成領域にレジスト
膜27と、ゲート電極22,23とをマスクとして、n
型不純物(Pなど)を加速電圧50〜150(ke
v)、注入量5×101 2〜5×101 3 /cm2 の条
件で導入し、不純物濃度101 7 〜101 9 /cm 3
一対のn- 不純物領域28を形成する。
【0130】次に、図37を参照して、レジスト膜27
を除去した後、半導体基板1の表面全体に、CVD法に
より酸化膜29を形成する。
【0131】次に、図38を参照して、酸化膜29を異
方性エッチングにより除去し、ゲート電極23,22の
側壁にサイドウォールスペーサ30を形成する。
【0132】次に、図39を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域およびnチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域の上にレジスト膜31を写真製版技術に
より形成する。その後、pチャネルMOSトランジスタ
形成領域に、レジスト膜31と、ゲート電極22,23
およびサイドウォールスペーサ30をマスクとして、p
型不純物(Bなど)を加速電圧30〜80(kev)、
注入量1×101 5 〜6×101 5 /cm2 の条件で導
入し、不純物濃度102 2 /cm3 程度の一対のp+
純物領域32を形成する。これにより、LDD構造を有
するpチャネルMOS型トランジスタが完成する。
【0133】次に、図40を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域およびpチャネルMOSトラン
ジスタ形成領域の上面に、レジスト膜33を写真製版技
術により形成する。その後、このnチャネルMOSトラ
ンジスタ形成領域にレジスト膜33とゲート電極22,
23およびサイドウォールスペーサ30をマスクとし
て、n型不純物(Pなど)を加速電圧30〜80(ke
v)、注入量1×101 5 〜6×101 5 2cm2 の条
件で導入し、不純物濃度102 2 /cm3 程度の一対の
+ 不純物領域34を形成する。これにより、LDD構
造を有するnチャネルMOSトランジスタが完成する。
【0134】次に、図41を参照して、レジスト膜33
を除去する。その後、図42を参照して、pチャネルM
OSトランジスタおよびnチャネルMOSトランジスタ
の上面に、再びレジスト膜37を形成し、バイポーラト
ランジスタ形成領域上に残存するゲート電極材料22,
23およびサイドウォールスペーサ30を等方性のドラ
イエッチングにより除去する。
【0135】次に、図43を参照して、レジスト膜37
を除去する。その後、第1の実施例に示した図26〜図
30に示す工程と同様の工程を経ることにより、図1に
示すBi−CMOSトランジスタを形成することが可能
となる。
【0136】以上この実施例における半導体装置の製造
方法によれば、バイポーラトランジスタ形成領域の上
に、ベース領域となる部分には、導電材料を残存させず
に、導電材料を形成する。これにより、MOS型電界効
果トランジスタのソース・ドレイン領域形成のための不
純物注入工程において、バイポーラトランジスタのベー
ス領域を形成する不純物領域を同時に形成することが可
能となる。
【0137】次に、この発明に基づいた第3の実施例に
ついて、図44〜図49を参照して説明する。なお本実
施例において、第1の実施例における製造工程の図2〜
図14は、同一であるために、ここでの説明は省略す
る。
【0138】まず、図44を参照して、絶縁酸化膜21
の表面に、CVD法により厚さ0.05〜0.5(μ
m)の多結晶シリコン層22を形成する。その後、n型
またはp型の不純物によりドープした後、高融点金属
(W,Noなど)とSiの合金膜23をスパッタリング
法により厚さ0.05〜0.5(μm)に堆積する。こ
の多結晶シリコン層22および合金膜23により、ゲー
ト電極の材料を構成する。
【0139】次に、合金膜23上の所定箇所に、写真製
版技術を用いて、所定形状のレジスト膜24を形成す
る。
【0140】次に、図45を参照して、レジスト膜24
をマスクとして、合金膜23および多結晶シリコン層2
2をエッチングし、nチャネルMOSトランジスタおよ
びpチャネルMOSトランジスタのゲート電極を形成す
る。
【0141】次に、図46を参照して、npnバイポー
ラトランジスタ形成領域と、nチャネルMOSトランジ
スタ形成領域の上に、レジスト膜25を写真製版技術に
より形成する。その後、pチャネルMOSトランジスタ
形成領域に、レジスト膜25と、ゲート電極22,23
とをマスクとして、p型不純物(Bなど)を加速電圧2
0〜60(kev)、注入量5×101 2 〜5×10
1 3 /cm2 の条件で導入し、不純物濃度が101 7
101 9 /cm3 の一対のp- 不純物領域26を形成す
る。
【0142】次に、図47を参照して、レジスト膜25
を除去した後、再びnpnバイポーラトランジスタ形成
領域と、pチャネルMOSトランジスタ形成領域の上に
レジスト膜27を写真製版技術により形成する。その
後、nチャネルMOSトランジスタ形成領域に、レジス
ト膜27とゲート電極22,23とをマスクとして、n
型不純物(Pなど)を加速電圧50〜150(ke
v)、注入量5×101 2 〜5×101 3 /cm2 の条
件で導入し、不純物濃度101 7 〜101 9 /cm3
一対のn- 不純物領域28を形成する。
【0143】次に、図48を参照して、レジスト膜27
を除去した後、基板表面全面に耐エッチング膜として厚
さ数10〜数100Å程度の窒化膜49をCVD法によ
り成膜する。その後、この窒化膜49の上面に、CVD
法により酸化膜29を堆積する。
【0144】次に、図48を参照して、酸化膜29を異
方性のエッチングにより除去し、ゲート電極23,22
の側壁にサイドウォールスペーサ30を形成する。なお
このとき耐エッチング膜として窒化膜49を設けている
ために、酸化膜29の異方性のエッチング時において
も、npnバイポーラトランジスタ形成領域の表面がエ
ッチング材により破損することはない。
【0145】その後、窒化膜49を等方性のエッチング
により除去した後、第1の実施例に示す図26〜図30
と同一の工程を経ることにより、図50に示すBi−C
MOSトランジスタが完成する。
【0146】以上、この第3の実施例によれば、MOS
型電界効果トランジスタのゲート電極を形成した後に、
基板表面全面に耐エッチング膜を形成する。これによ
り、MOS型電界効果トランジスタのゲート電極側壁の
サイドウォールスペーサ形成のためのドライエッチング
時においても、バイポーラトランジスタ形成領域の表面
層は、耐エッチング膜である窒化膜によって保護されて
いるために、その表面が荒れたり、汚染されることはな
い。
【0147】
【発明の効果】この発明に基づいた半導体装置およびそ
の製造方法によれば、同一基板上にバイポーラトランジ
スタとCMOSトランジスタとを組合せてなるBi−C
MOSトランジスタを有する半導体装置において、バイ
ポーラトランジスタ形成領域に、MOS型電界効果トラ
ンジスタを構成するゲート電極材料を残存させておくこ
とにより、MOS型電界効果トランジスタのゲート電極
のサイドウォールスペーサ形成時の異方性エッチング時
に、バイポーラトランジスタ形成領域の表面層が、エッ
チング材料に接触しない。これにより、バイポーラトラ
ンジスタの形成領域の表面層のエッチングによる荒れや
汚染を防止することが可能となる。
【0148】また、他の局面においては、バイポーラト
ランジスタのベース領域となる部分には、上記導電材料
を残存させずに、導電材料を形成することにより、MO
S型電界効果トランジスタのソース/ドレイン領域形成
のための不純物注入工程において、バイポーラトランジ
スタのベース領域を形成するための不純物領域を同時に
形成することが可能となり、製造工程の短縮化を図るこ
とが可能となる。
【0149】さらに他の局面においては、MOS型電界
効果トランジスタのゲート電極を形成した後に、基板表
面全面に耐エッチング膜を形成する。これにより、MO
S型電界効果トランジスタのゲート電極側壁のサイドウ
ォールスペーサ形成のためのドライエッチング時におい
ても、バイポーラトランジスタ形成領域の表面層は耐エ
ッチング膜によって保護されているために、その表面が
荒れたり汚染されたりすることがない。
【0150】以上により、バイポーラトランジスタに関
しては、表面生成−再結合電流増加によるhfe特性の
劣化を防止することが可能となり、半導体装置の信頼性
の向上および製造上の歩留りの向上を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の断面構造図である。
【図2】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の第1製造工程を示す断面図である。
【図3】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の第2製造工程を示す断面図である。
【図4】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の第3製造工程を示す断面図である。
【図5】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の第4製造工程を示す断面図である。
【図6】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の第5製造工程を示す断面図である。
【図7】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の第6製造工程を示す断面図である。
【図8】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の第7製造工程を示す断面図である。
【図9】この発明に基づいた第1の実施例における半導
体装置の第8製造工程を示す断面図である。
【図10】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第9製造工程を示す断面図である。
【図11】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第10製造工程を示す断面図である。
【図12】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第11製造工程を示す断面図である。
【図13】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第12製造工程を示す断面図である。
【図14】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第13製造工程を示す断面図である。
【図15】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第14製造工程を示す断面図である。
【図16】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第15製造工程を示す断面図である。
【図17】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第16製造工程を示す断面図である。
【図18】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第17製造工程を示す断面図である。
【図19】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第18製造工程を示す断面図である。
【図20】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第19製造工程を示す断面図である。
【図21】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第20製造工程を示す断面図である。
【図22】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第21製造工程を示す断面図である。
【図23】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第22製造工程を示す断面図である。
【図24】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第23製造工程を示す断面図である。
【図25】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第24製造工程を示す断面図である。
【図26】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第25製造工程を示す断面図である。
【図27】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第26製造工程を示す断面図である。
【図28】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第27製造工程を示す断面図である。
【図29】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第28製造工程を示す断面図である。
【図30】この発明に基づいた第1の実施例における半
導体装置の第29製造工程を示す断面図である。
【図31】この発明に基づいた半導体装置と従来技術に
おける半導体装置のコレクタ電流と電流増幅率の関係を
示す特性図である。
【図32】この発明に基づいた半導体装置と従来技術に
おける半導体装置のベース・エミッタ電圧と電流の関係
を示す特性図である。
【図33】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第14製造工程を示す断面図である。
【図34】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第15製造工程を示す断面図である。
【図35】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第16製造工程を示す断面図である。
【図36】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第17製造工程を示す断面図である。
【図37】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第18製造工程を示す断面図である。
【図38】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第19製造工程を示す断面図である。
【図39】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第20製造工程を示す断面図である。
【図40】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第21製造工程を示す断面図である。
【図41】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第22製造工程を示す断面図である。
【図42】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第23製造工程を示す断面図である。
【図43】この発明に基づいた第2の実施例における半
導体装置の第24製造工程を示す断面図である。
【図44】この発明に基づいた第3の実施例における半
導体装置の第14製造工程を示す断面図である。
【図45】この発明に基づいた第3の実施例における半
導体装置の第15製造工程を示す断面図である。
【図46】この発明に基づいた第3の実施例における半
導体装置の第16製造工程を示す断面図である。
【図47】この発明に基づいた第3の実施例における半
導体装置の第17製造工程を示す断面図である。
【図48】この発明に基づいた第3の実施例における半
導体装置の第18製造工程を示す断面図である。
【図49】この発明に基づいた第3の実施例における半
導体装置の第19製造工程を示す断面図である。
【図50】第3の実施例における半導体装置の製造方法
において製造された半導体装置の断面構造図である。
【図51】Bi−CMOS復号論理ゲートの原理回動を
示す等価回路図である。
【図52】従来技術における半導体装置の断面構造図で
ある。
【図53】従来技術における半導体装置の第1製造工程
を示す断面図である。
【図54】従来技術における半導体装置の第2製造工程
を示す断面図である。
【図55】従来技術における半導体装置の第3製造工程
を示す断面図である。
【図56】従来技術における半導体装置の第4製造工程
を示す断面図である。
【図57】従来技術における半導体装置の第5製造工程
を示す断面図である。
【図58】従来技術における半導体装置の第6製造工程
を示す断面図である。
【図59】従来技術における半導体装置の第7製造工程
を示す断面図である。
【図60】従来技術における半導体装置の第8製造工程
を示す断面図である。
【図61】従来技術における半導体装置の第9製造工程
を示す断面図である。
【図62】従来技術における半導体装置の第10製造工
程を示す断面図である。
【図63】従来技術における半導体装置の第11製造工
程を示す断面図である。
【図64】従来技術における半導体装置の第12製造工
程を示す断面図である。
【図65】従来技術における半導体装置の第13製造工
程を示す断面図である。
【図66】従来技術における半導体装置の第14製造工
程を示す断面図である。
【図67】従来技術における半導体装置の第15製造工
程を示す断面図である。
【図68】従来技術における半導体装置の第16製造工
程を示す断面図である。
【図69】従来技術における半導体装置の第17製造工
程を示す断面図である。
【図70】従来技術における半導体装置の第18製造工
程を示す断面図である。
【図71】従来技術における半導体装置の第19製造工
程を示す断面図である。
【図72】従来技術における半導体装置の第20製造工
程を示す断面図である。
【図73】従来技術における半導体装置の第21製造工
程を示す断面図である。
【図74】従来技術における半導体装置の第22製造工
程を示す断面図である。
【図75】従来技術における半導体装置の第23製造工
程を示す断面図である。
【図76】従来技術における半導体装置の第24製造工
程を示す断面図である。
【図77】従来技術における半導体装置の第25製造工
程を示す断面図である。
【図78】従来技術における半導体装置の第26製造工
程を示す断面図である。
【図79】従来技術における半導体装置の第27製造工
程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 p型半導体基板 3 n+ 型埋込層 6 p+ 型不純物層 9 n- エピタキシャル層 10 pウェル 11 p+ 型不純物層 12 酸化膜 13 n+ 埋込層 17 p型不純物層 22 ポリシリコン 23 タングステン 30 サイドウォールスペーサ 35 p型ソース/ドレイン領域 36 n型ソース/ドレイン領域 38 ベース領域 39 高温酸化膜 40 エミッタ領域 43 層間酸化膜 46 層間酸化膜 47 バリアメタル 48 配線層 19 コレクタウォール 49 耐エッチング膜 100 npnバイポーラトランジスタ 200 pチャネルMOS型トランジスタ 300 nチャネルMOS型トランジスタ なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主表面を有する同一基板上に、バイポー
    ラトランジスタ形成領域とMIS型電界効果トランジス
    タ形成領域とを形成する工程と、 前記MIS型電界効果トランジスタを構成するゲート電
    極のパターニング時に、前記バイポーラトランジスタ形
    成領域に前記ゲート電極の材料である導電材料が残存す
    るようにパターニングを行なう工程と、 前記MIS型電界効果トランジスタ形成領域の前記主表
    面に、前記ゲート電極をマスクとして不純物を導入する
    工程と、 前記主表面上全面に酸化膜を堆積し、異方性エッチング
    により、前記ゲート電極の側壁に酸化膜からなるサイド
    ウォールスペーサを形成する工程と、 前記MIS型電界効果トランジスタ形成領域の前記主表
    面に、前記ゲート電極および前記サイドウォールスペー
    サをマスクとして不純物を導入し、MIS型トランジス
    タを完成させる工程と、 前記バイポーラトランジスタ形成領域に残存する前記導
    電材料を除去する工程と、 前記バイポーラトランジスタ形成領域に所定の不純物を
    導入し、バイポーラトランジスタを完成させる工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記バイポーラトランジスタ形成領域に
    前記ゲート電極の材料である導電材料が残存するように
    パターニングを行なう工程は、 前記バイポーラトランジスタのベース領域となる部分の
    上方に、前記導電材料を残存させないようパターニング
    を行なう工程を含み、 前記MIS型電界効果トランジスタ形成領域の前記主表
    面に、前記ゲート電極をマスクとして不純物を導入する
    工程は、 前記バイポーラトランジスタの前記ベース領域にも同時
    に不純物を導入する工程を含む、 請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 主表面を有する同一基板上にバイポーラ
    トランジスタ形成領域とMIS型電界効果トランジスタ
    形成領域とを形成する工程と、 前記MIS型電界効果トランジスタ形成領域の主表面に
    ゲート酸化膜を介してゲート電極を形成する工程と、 前記MIS型電界効果トランジスタ形成領域の主表面に
    前記ゲート電極をマスクとして不純物を導入する工程
    と、 前記基板の前記主表面全面に耐エッチング膜を形成する
    工程と、 前記耐エッチング膜の上面に酸化膜を堆積し、異方性エ
    ッチングにより前記ゲート電極の側壁にサイドウォール
    スペーサを形成する工程と、 前記MIS型電界効果トランジスタ形成領域の前記主表
    面に、前記ゲート電極および前記サイドウォールスペー
    サをマスクとして、不純物を導入し、MIS型トランジ
    スタを完成させる工程と、 前記耐エッチング膜を除去する工程と、 前記バイポーラトランジスタ形成領域に所定の不純物を
    導入し、バイポーラトランジスタを完成させる工程と、 を備えた半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 主表面を有する同一基板上にバイポーラ
    トランジスタとMIS型電界効果トランジスタとを備
    え、 前記MIS型電界効果トランジスタは、 前記主表面上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート
    電極と、 前記主表面から所定の深さにかけて、前記ゲート電極を
    左右から挟む位置に形成された一対の不純物領域と、 前記ゲート電極の側壁に形成された酸化膜からなるサイ
    ドウォールスペーサと、 を有し、 前記サイドウォールスペーサは、前記ゲート電極との接
    触面および前記ゲート酸化膜との接触面の間に耐エッチ
    ング膜を介在させた、 半導体装置。
JP26001892A 1992-09-29 1992-09-29 半導体装置およびその製造方法 Withdrawn JPH06112412A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26001892A JPH06112412A (ja) 1992-09-29 1992-09-29 半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26001892A JPH06112412A (ja) 1992-09-29 1992-09-29 半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06112412A true JPH06112412A (ja) 1994-04-22

Family

ID=17342170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26001892A Withdrawn JPH06112412A (ja) 1992-09-29 1992-09-29 半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06112412A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6027962A (en) * 1997-06-18 2000-02-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing semiconductor device having bipolar transistor and field-effect transistor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6027962A (en) * 1997-06-18 2000-02-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing semiconductor device having bipolar transistor and field-effect transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2880937B2 (ja) Cmosデバイスのゲート電極の形成方法
JP2886420B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0783024B2 (ja) バイポ−ラトランジスタの製造方法
JPH0557741B2 (ja)
US6008524A (en) Integrated injection logic semiconductor device
JPH09102503A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH0697185A (ja) 半導体装置
JPH0653422A (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
JPH06232351A (ja) BiCMOS型半導体装置及びその製造方法
JP2827246B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06112412A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH08274201A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH07176639A (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
JPH07254645A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05145030A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3055781B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3226252B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH09213708A (ja) ラテラル・バイポーラトランジスタおよびその製造方法
JPH04368171A (ja) Bi−CMOS集積回路の製造方法
JPH02241057A (ja) 半導体集積回路の製造方法
JPH0521455A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JP2701551B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3122435B2 (ja) 半導体装置
JP3128255B2 (ja) BiCMOS型半導体装置の製造方法
JPH05114702A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19991130