JPH0629472A - 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
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- JPH0629472A JPH0629472A JP4082385A JP8238592A JPH0629472A JP H0629472 A JPH0629472 A JP H0629472A JP 4082385 A JP4082385 A JP 4082385A JP 8238592 A JP8238592 A JP 8238592A JP H0629472 A JPH0629472 A JP H0629472A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】MOSトランジスタのゲ−ト電極、および、バ
イポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極をを形成した後
の熱酸化工程において、ベ−スの深さを増大させないこ
とで、高性能なバイポ−ラトランジスタを実現する。 【構成】P型シリコン基板11には、NPN型のバイポ
−ラトランジスタとPチャネル型のMOSトランジスタ
が形成される。NPN型バイポ−ラトランジスタの外部
ベ−ス電極24AとPチャネル型MOSトランジスタの
ゲ−ト電極24Bは、P型の不純物を含む同一の膜から
構成される。また、P型シリコン基板11と外部ベ−ス
電極24Aとの間の少なくとも一部には、シリコン酸化
膜20とシリコン窒化膜19の積層膜が存在する。つま
り、ゲ−ト電極および外部ベ−ス電極を形成した後の熱
酸化工程では、外部ベ−ス領域上がシリコン窒化膜によ
り覆われているため、ベ−ス拡散層の深さが増大しな
い。
イポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極をを形成した後
の熱酸化工程において、ベ−スの深さを増大させないこ
とで、高性能なバイポ−ラトランジスタを実現する。 【構成】P型シリコン基板11には、NPN型のバイポ
−ラトランジスタとPチャネル型のMOSトランジスタ
が形成される。NPN型バイポ−ラトランジスタの外部
ベ−ス電極24AとPチャネル型MOSトランジスタの
ゲ−ト電極24Bは、P型の不純物を含む同一の膜から
構成される。また、P型シリコン基板11と外部ベ−ス
電極24Aとの間の少なくとも一部には、シリコン酸化
膜20とシリコン窒化膜19の積層膜が存在する。つま
り、ゲ−ト電極および外部ベ−ス電極を形成した後の熱
酸化工程では、外部ベ−ス領域上がシリコン窒化膜によ
り覆われているため、ベ−ス拡散層の深さが増大しな
い。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バイポ−ラトランジス
タとMOSトランジスタを混載した半導体装置(以下、
BiMOSと称する。)の改良に関する。
タとMOSトランジスタを混載した半導体装置(以下、
BiMOSと称する。)の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】BiMOSは、回路の高速動作を可能と
するバイポ−ラトランジスタと、素子の高集積化および
回路の低消費電力化を可能とするMOSトランジスタを
組み合わせた論理ゲ−トを、同一チップ上に形成する技
術である。
するバイポ−ラトランジスタと、素子の高集積化および
回路の低消費電力化を可能とするMOSトランジスタを
組み合わせた論理ゲ−トを、同一チップ上に形成する技
術である。
【0003】従来のBiMOSの製造工程では、MOS
トランジスタのゲ−ト電極とバイポ−ラトランジスタの
外部ベ−ス電極を同一の膜から形成した場合、前記ゲ−
ト電極の耐圧を確保するため、そのゲ−ト電極の形成後
に酸化工程を行わなければならない。
トランジスタのゲ−ト電極とバイポ−ラトランジスタの
外部ベ−ス電極を同一の膜から形成した場合、前記ゲ−
ト電極の耐圧を確保するため、そのゲ−ト電極の形成後
に酸化工程を行わなければならない。
【0004】しかしながら、この酸化工程では、バイポ
−ラトランジスタのエミッタの開口部が同時に酸化され
てしまうため、内部ベ−スのボロンが増速拡散を起して
ベ−スが深くなる欠点がある。その結果、バイポ−ラト
ランジスタの性能が著しく劣化してしまう。
−ラトランジスタのエミッタの開口部が同時に酸化され
てしまうため、内部ベ−スのボロンが増速拡散を起して
ベ−スが深くなる欠点がある。その結果、バイポ−ラト
ランジスタの性能が著しく劣化してしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のB
iMOSは、MOSトランジスタのゲ−ト電極、およ
び、バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極を形成し
た後の酸化工程のため、ベ−スの深さが増大し、バイポ
−ラトランジスタの性能が著しく劣化していた。
iMOSは、MOSトランジスタのゲ−ト電極、およ
び、バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極を形成し
た後の酸化工程のため、ベ−スの深さが増大し、バイポ
−ラトランジスタの性能が著しく劣化していた。
【0006】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、MOSトランジスタのゲ−ト電
極、および、バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極
をを形成した後に酸化工程を行っても、ベ−スの深さを
増大させないことで、前記バイポ−ラトランジスタの性
能を劣化させないことである。
もので、その目的は、MOSトランジスタのゲ−ト電
極、および、バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極
をを形成した後に酸化工程を行っても、ベ−スの深さを
増大させないことで、前記バイポ−ラトランジスタの性
能を劣化させないことである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、半導体基板と、この半導体
基板上に形成されたバイポ−ラトランジスタと、前記半
導体基板上に形成されたMOSトランジスタとを備え
る。そして、前記バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス
電極と前記MOSトランジスタのゲ−ト電極が同一の膜
から構成され、前記半導体基板と前記外部ベ−ス電極と
の間の少なくとも一部には、シリコン酸化膜とシリコン
窒化膜の積層膜が存在する。
め、本発明の半導体装置は、半導体基板と、この半導体
基板上に形成されたバイポ−ラトランジスタと、前記半
導体基板上に形成されたMOSトランジスタとを備え
る。そして、前記バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス
電極と前記MOSトランジスタのゲ−ト電極が同一の膜
から構成され、前記半導体基板と前記外部ベ−ス電極と
の間の少なくとも一部には、シリコン酸化膜とシリコン
窒化膜の積層膜が存在する。
【0008】本発明の半導体装置は、半導体基板と、こ
の半導体基板上に形成されたNPN型バイポ−ラトラン
ジスタと、前記半導体基板上に形成されたPチャネル型
MOSトランジスタとを備える。そして、前記NPN型
バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極と前記Pチャ
ネル型MOSトランジスタのゲ−ト電極がP型の不純物
を含む同一の膜から構成され、前記半導体基板と前記外
部ベ−ス電極との間の少なくとも一部にシリコン酸化膜
とシリコン窒化膜の積層膜が存在する。
の半導体基板上に形成されたNPN型バイポ−ラトラン
ジスタと、前記半導体基板上に形成されたPチャネル型
MOSトランジスタとを備える。そして、前記NPN型
バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極と前記Pチャ
ネル型MOSトランジスタのゲ−ト電極がP型の不純物
を含む同一の膜から構成され、前記半導体基板と前記外
部ベ−ス電極との間の少なくとも一部にシリコン酸化膜
とシリコン窒化膜の積層膜が存在する。
【0009】本発明の半導体装置は、半導体基板と、こ
の半導体基板上に形成されたNPN型バイポ−ラトラン
ジスタと、前記半導体基板上に形成されたPチャネル型
MOSトランジスタとを備える。そして、前記NPN型
バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極と前記Pチャ
ネル型MOSトランジスタのゲ−ト電極がP型の不純物
を含む同一の膜から構成されている。また、前記半導体
基板と前記外部ベ−ス電極との間の少なくとも一部、お
よび、前記Pチャネル型MOSトランジスタのゲ−ト絶
縁膜にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜が存在
する。
の半導体基板上に形成されたNPN型バイポ−ラトラン
ジスタと、前記半導体基板上に形成されたPチャネル型
MOSトランジスタとを備える。そして、前記NPN型
バイポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極と前記Pチャ
ネル型MOSトランジスタのゲ−ト電極がP型の不純物
を含む同一の膜から構成されている。また、前記半導体
基板と前記外部ベ−ス電極との間の少なくとも一部、お
よび、前記Pチャネル型MOSトランジスタのゲ−ト絶
縁膜にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜が存在
する。
【0010】本発明の半導体装置の製造方法は、まず、
半導体基板上に酸化膜を形成し、前記酸化膜上に窒化膜
を形成する。次に、前記窒化膜および前記酸化膜をエッ
チングし、その窒化膜および酸化膜をバイポ−ラトラン
ジスタの形成領域のみに残存させる。次に、MOSトラ
ンジスタの形成領域にゲ−ト酸化膜を形成した後、前記
バイポ−ラトランジスタの形成領域の前記半導体基板内
に内部ベ−ス領域を形成するための不純物を導入する。
次に、前記窒化膜および前記酸化膜をエッチングし、外
部ベ−ス電極の形成領域に開口部を形成する。次に、前
記半導体基板上の全面に導電膜を形成する。次に、前記
導電膜をエッチングし、ゲ−ト電極および外部ベ−ス電
極をそれぞれ形成する。この後、熱酸化を行い、少なく
とも前記ゲ−ト電極および前記外部ベ−ス電極の側壁に
酸化膜を形成する。
半導体基板上に酸化膜を形成し、前記酸化膜上に窒化膜
を形成する。次に、前記窒化膜および前記酸化膜をエッ
チングし、その窒化膜および酸化膜をバイポ−ラトラン
ジスタの形成領域のみに残存させる。次に、MOSトラ
ンジスタの形成領域にゲ−ト酸化膜を形成した後、前記
バイポ−ラトランジスタの形成領域の前記半導体基板内
に内部ベ−ス領域を形成するための不純物を導入する。
次に、前記窒化膜および前記酸化膜をエッチングし、外
部ベ−ス電極の形成領域に開口部を形成する。次に、前
記半導体基板上の全面に導電膜を形成する。次に、前記
導電膜をエッチングし、ゲ−ト電極および外部ベ−ス電
極をそれぞれ形成する。この後、熱酸化を行い、少なく
とも前記ゲ−ト電極および前記外部ベ−ス電極の側壁に
酸化膜を形成する。
【0011】本発明の半導体装置の製造方法は、まず、
半導体基板上に第1の酸化膜を形成し、前記第1の酸化
膜上に窒化膜を形成し、前記窒化膜上に第2の酸化膜を
形成する。次に、バイポ−ラトランジスタの形成領域の
前記半導体基板内に内部ベ−ス領域を形成するための不
純物を導入する。次に、前記第2の酸化膜および前記窒
化膜および前記第1の酸化膜をそれぞれエッチングし、
外部ベ−ス電極の形成領域に開口部を形成する。次に、
前記半導体基板上の全面に導電膜を形成する。次に、前
記導電膜をエッチングし、ゲ−ト電極および外部ベ−ス
電極をそれぞれ形成する。この後、熱酸化を行い、少な
くとも前記ゲ−ト電極および前記外部ベ−ス電極の側壁
に酸化膜を形成する。
半導体基板上に第1の酸化膜を形成し、前記第1の酸化
膜上に窒化膜を形成し、前記窒化膜上に第2の酸化膜を
形成する。次に、バイポ−ラトランジスタの形成領域の
前記半導体基板内に内部ベ−ス領域を形成するための不
純物を導入する。次に、前記第2の酸化膜および前記窒
化膜および前記第1の酸化膜をそれぞれエッチングし、
外部ベ−ス電極の形成領域に開口部を形成する。次に、
前記半導体基板上の全面に導電膜を形成する。次に、前
記導電膜をエッチングし、ゲ−ト電極および外部ベ−ス
電極をそれぞれ形成する。この後、熱酸化を行い、少な
くとも前記ゲ−ト電極および前記外部ベ−ス電極の側壁
に酸化膜を形成する。
【0012】
【作用】上記構成の半導体装置およびその製造方法によ
れば、基板と外部ベ−ス電極との間の少なくとも一部に
窒化膜が存在することとなる。これにより、MOSトラ
ンジスタのゲ−ト電極、および、バイポ−ラトランジス
タの外部ベ−ス電極を形成した後に酸化工程を行って
も、内部ベ−ス領域の表面上が窒化膜に保護されるた
め、内部ベ−ス領域の表面を酸化させることがない。従
って、高性能なバイポ−ラトランジスタと高性能なMO
Sトランジスタを提供できる。
れば、基板と外部ベ−ス電極との間の少なくとも一部に
窒化膜が存在することとなる。これにより、MOSトラ
ンジスタのゲ−ト電極、および、バイポ−ラトランジス
タの外部ベ−ス電極を形成した後に酸化工程を行って
も、内部ベ−ス領域の表面上が窒化膜に保護されるた
め、内部ベ−ス領域の表面を酸化させることがない。従
って、高性能なバイポ−ラトランジスタと高性能なMO
Sトランジスタを提供できる。
【0013】また、PMOSのゲ−ト電極にN型の不純
物を導入する場合には、いずれの方法によっても、効果
的である。また、PMOSのゲ−ト電極にP型の不純物
を導入する場合には、最後の方法によれば、ゲ−ト絶縁
膜が酸化膜/窒化膜/酸化膜の積層構造となるため、熱
処理時にMOSトランジスタの閾値を変動させるような
事態を防ぐことができる。
物を導入する場合には、いずれの方法によっても、効果
的である。また、PMOSのゲ−ト電極にP型の不純物
を導入する場合には、最後の方法によれば、ゲ−ト絶縁
膜が酸化膜/窒化膜/酸化膜の積層構造となるため、熱
処理時にMOSトランジスタの閾値を変動させるような
事態を防ぐことができる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例について詳細に説明する。
例について詳細に説明する。
【0015】図1〜図5は、本発明の一実施例に係わる
BiMOS素子としての半導体装置の製造方法を示して
いる。なお、この実施例は、Pチャネル型MOSトラン
ジスタ(以下、PMOSと称する。)のゲ−ト電極にN
型不純物が導入される場合である。
BiMOS素子としての半導体装置の製造方法を示して
いる。なお、この実施例は、Pチャネル型MOSトラン
ジスタ(以下、PMOSと称する。)のゲ−ト電極にN
型不純物が導入される場合である。
【0016】まず、図1に示すように、MOSトランジ
スタの閾値を制御するためのチャネルイオンを注入する
工程までを、通常の方法によって行う。なお、図1にお
いて、11は、P型シリコン基板、12は、埋め込みN
+ 領域、13は、N型ウェル領域、14は、フィ−ルド
酸化膜、15は、コレクタ電極の取り出し領域、16
は、0.002〜0.02[μm]のダミ−ゲ−ト酸化
膜、17は、Nチャネル型MOSトランジスタ(以下、
NMOSと称する。)のチャネルイオン注入領域、18
は、PMOSのチャネルイオン注入領域である。また、
101は、MOSトランジスタの形成領域(以下、MO
S領域)、102は、バイポ−ラトランジスタの形成領
域(以下、バイポ−ラ領域)である。
スタの閾値を制御するためのチャネルイオンを注入する
工程までを、通常の方法によって行う。なお、図1にお
いて、11は、P型シリコン基板、12は、埋め込みN
+ 領域、13は、N型ウェル領域、14は、フィ−ルド
酸化膜、15は、コレクタ電極の取り出し領域、16
は、0.002〜0.02[μm]のダミ−ゲ−ト酸化
膜、17は、Nチャネル型MOSトランジスタ(以下、
NMOSと称する。)のチャネルイオン注入領域、18
は、PMOSのチャネルイオン注入領域である。また、
101は、MOSトランジスタの形成領域(以下、MO
S領域)、102は、バイポ−ラトランジスタの形成領
域(以下、バイポ−ラ領域)である。
【0017】次に、図2に示すように、LPCVD法を
用いて、基板11上の全面にシリコン窒化膜19を0.
0015〜0.02[μm]堆積する。また、写真蝕刻
法および化学エッチング法を用いて、シリコン窒化膜1
9をエッチングし、バイポ−ラ領域102のみにシリコ
ン窒化膜19を残存させる。さらに、バイポ−ラ領域1
02において、内部ベ−スの形成領域にボロン(B)を
例えば5KeVで1〜8×1013/cm2 注入する。こ
の後、化学エッチング法を用いて、基板11上の全面を
エッチングし、MOS領域101のダミ−ゲ−ト酸化膜
16を除去する。なお、バイポ−ラ領域102の一部に
はシリコン窒化膜19が存在するため、その部分のダミ
−ゲ−ト酸化膜16は除去されない。この後、温度約8
00℃の熱酸化法を用いて、上面に剥き出された基板1
1上にシリコン酸化膜(ゲ−ト酸化膜)20を0.00
5〜0.011[μm]形成する。
用いて、基板11上の全面にシリコン窒化膜19を0.
0015〜0.02[μm]堆積する。また、写真蝕刻
法および化学エッチング法を用いて、シリコン窒化膜1
9をエッチングし、バイポ−ラ領域102のみにシリコ
ン窒化膜19を残存させる。さらに、バイポ−ラ領域1
02において、内部ベ−スの形成領域にボロン(B)を
例えば5KeVで1〜8×1013/cm2 注入する。こ
の後、化学エッチング法を用いて、基板11上の全面を
エッチングし、MOS領域101のダミ−ゲ−ト酸化膜
16を除去する。なお、バイポ−ラ領域102の一部に
はシリコン窒化膜19が存在するため、その部分のダミ
−ゲ−ト酸化膜16は除去されない。この後、温度約8
00℃の熱酸化法を用いて、上面に剥き出された基板1
1上にシリコン酸化膜(ゲ−ト酸化膜)20を0.00
5〜0.011[μm]形成する。
【0018】次に、図3に示すように、LPCVD法を
用いて、基板11上の全面に多結晶シリコン膜21を
0.02〜0.1[μm]堆積する。また、写真蝕刻法
および化学エッチング法を用いて、外部ベ−ス電極の形
成領域に存在する多結晶シリコン膜21およびシリコン
窒化膜19およびダミ−ゲ−ト酸化膜16をそれぞれエ
ッチングし、外部ベ−ス電極を形成するための開口部2
2を設ける。
用いて、基板11上の全面に多結晶シリコン膜21を
0.02〜0.1[μm]堆積する。また、写真蝕刻法
および化学エッチング法を用いて、外部ベ−ス電極の形
成領域に存在する多結晶シリコン膜21およびシリコン
窒化膜19およびダミ−ゲ−ト酸化膜16をそれぞれエ
ッチングし、外部ベ−ス電極を形成するための開口部2
2を設ける。
【0019】次に、図4に示すように、LPCVD法を
用いて、MOSトランジスタのゲ−ト電極、および、バ
イポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極を形成するため
の多結晶シリコン膜24を0.1〜0.4[μm]堆積
する。また、MOS領域101において、ゲ−ト電極の
形成領域(NMOSおよびPMOSの両方を含む。)の
多結晶シリコン膜24に、N型不純物、例えばヒ素(A
s)を40keVで2×1015/cm2 程度イオン注入
する。また、バイポ−ラ領域102において、外部ベ−
ス電極の形成領域の多結晶シリコン膜24に、P型不純
物、例えば弗化硼素(BF2 )を35keVで2×10
15/cm2 程度イオン注入する。
用いて、MOSトランジスタのゲ−ト電極、および、バ
イポ−ラトランジスタの外部ベ−ス電極を形成するため
の多結晶シリコン膜24を0.1〜0.4[μm]堆積
する。また、MOS領域101において、ゲ−ト電極の
形成領域(NMOSおよびPMOSの両方を含む。)の
多結晶シリコン膜24に、N型不純物、例えばヒ素(A
s)を40keVで2×1015/cm2 程度イオン注入
する。また、バイポ−ラ領域102において、外部ベ−
ス電極の形成領域の多結晶シリコン膜24に、P型不純
物、例えば弗化硼素(BF2 )を35keVで2×10
15/cm2 程度イオン注入する。
【0020】また、CVD法を用いて、多結晶シリコン
膜24上にCVDSiO2 膜25を0.1〜0.2[μ
m]堆積する。この後、写真蝕刻法および反応性イオン
エッチング法を用いて、CVDSiO2 膜25および多
結晶シリコン膜24をエッチングし、ゲ−ト電極24
A、および、外部ベ−ス電極24Bを形成する。この
時、バイポ−ラ領域102において、内部ベ−ス領域上
には、シリコン窒化膜19が存在するため、内部ベ−ス
領域が基板11の上面に露出することがない。
膜24上にCVDSiO2 膜25を0.1〜0.2[μ
m]堆積する。この後、写真蝕刻法および反応性イオン
エッチング法を用いて、CVDSiO2 膜25および多
結晶シリコン膜24をエッチングし、ゲ−ト電極24
A、および、外部ベ−ス電極24Bを形成する。この
時、バイポ−ラ領域102において、内部ベ−ス領域上
には、シリコン窒化膜19が存在するため、内部ベ−ス
領域が基板11の上面に露出することがない。
【0021】また、MOSトランジスタのゲ−ト電極2
4Aのエッジ部分の電気的特性を向上させるため、例え
ば800〜900℃の酸素雰囲気中で10〜60分程度
の熱酸化を行い、そのゲ−ト電極24Aのエッジ部分を
丸める。この時、内部ベ−ス領域上には、シリコン窒化
膜19が存在するため、内部ベ−ス領域の表面は酸化さ
れることがなく、また、内部ベ−ス領域のボロン(B)
も増速拡散を起こすことがない。従って、ベ−ス拡散層
の基板表面から接合面までの深さXjが増大することが
ない。なお、この熱酸化工程により、MOS領域101
において、基板11上およびゲ−ト電極24Aの側壁上
には、SiO2 膜26が形成され、また、バイポ−ラ領
域102において、基板11中には、内部ベ−ス拡散層
27および外部ベ−ス拡散層28が形成される。
4Aのエッジ部分の電気的特性を向上させるため、例え
ば800〜900℃の酸素雰囲気中で10〜60分程度
の熱酸化を行い、そのゲ−ト電極24Aのエッジ部分を
丸める。この時、内部ベ−ス領域上には、シリコン窒化
膜19が存在するため、内部ベ−ス領域の表面は酸化さ
れることがなく、また、内部ベ−ス領域のボロン(B)
も増速拡散を起こすことがない。従って、ベ−ス拡散層
の基板表面から接合面までの深さXjが増大することが
ない。なお、この熱酸化工程により、MOS領域101
において、基板11上およびゲ−ト電極24Aの側壁上
には、SiO2 膜26が形成され、また、バイポ−ラ領
域102において、基板11中には、内部ベ−ス拡散層
27および外部ベ−ス拡散層28が形成される。
【0022】また、NMOS領域の基板11中には、N
型不純物、例えばヒ素(As)を40keVで2×10
15/cm2 程度イオン注入し、PMOS領域の基板11
中には、P型不純物、例えば弗化硼素(BF2 )を35
keVで2×1015/cm2 程度イオン注入する。
型不純物、例えばヒ素(As)を40keVで2×10
15/cm2 程度イオン注入し、PMOS領域の基板11
中には、P型不純物、例えば弗化硼素(BF2 )を35
keVで2×1015/cm2 程度イオン注入する。
【0023】次に、図5に示すように、CVD法を用い
て、基板11上の全面にCVDSiO2 膜29を0.1
〜0.2[μm]堆積する。また、反応性イオンエッチ
ング法を用いて、エミッタ電極の形成領域のCVDSi
O2 膜29およびシリコン窒化膜19およびダミ−ゲ−
ト酸化膜16をそれぞれエッチバックし、エミッタ開口
部30を形成する。さらに、熱酸化法を用いて、外部ベ
−ス電極24Bの側壁にSiO2 膜31を形成する。な
お、この時、MOS領域において、MOSトランジスタ
のソ−ス・ドレイン領域32が形成される。
て、基板11上の全面にCVDSiO2 膜29を0.1
〜0.2[μm]堆積する。また、反応性イオンエッチ
ング法を用いて、エミッタ電極の形成領域のCVDSi
O2 膜29およびシリコン窒化膜19およびダミ−ゲ−
ト酸化膜16をそれぞれエッチバックし、エミッタ開口
部30を形成する。さらに、熱酸化法を用いて、外部ベ
−ス電極24Bの側壁にSiO2 膜31を形成する。な
お、この時、MOS領域において、MOSトランジスタ
のソ−ス・ドレイン領域32が形成される。
【0024】また、LPCVD法を用いて、基板11上
の全面に多結晶シリコン膜33を0.1〜0.3[μ
m]堆積する。この後、写真蝕刻法および化学エッチン
グ法を用いて、多結晶シリコン膜33をエッチングし、
エミッタ電極34を形成する。また、エミッタ電極34
中に、N型不純物、例えばヒ素(As)を60keVで
1×1016/cm2 程度イオン注入する。次に、図示し
ないが、通常の製造工程に従い、基板11上の全面に層
間絶縁膜を堆積し、コンタクトホ−ルおよび金属配線層
をそれぞれ形成する。
の全面に多結晶シリコン膜33を0.1〜0.3[μ
m]堆積する。この後、写真蝕刻法および化学エッチン
グ法を用いて、多結晶シリコン膜33をエッチングし、
エミッタ電極34を形成する。また、エミッタ電極34
中に、N型不純物、例えばヒ素(As)を60keVで
1×1016/cm2 程度イオン注入する。次に、図示し
ないが、通常の製造工程に従い、基板11上の全面に層
間絶縁膜を堆積し、コンタクトホ−ルおよび金属配線層
をそれぞれ形成する。
【0025】上記製造方法によれば、ゲ−ト電極および
外部ベ−ス電極を形成した後の熱酸化工程において、内
部ベ−ス領域上には、シリコン窒化膜が存在する。従っ
て、内部ベ−ス領域の表面は酸化されず、内部ベ−ス領
域のボロン(B)が増速拡散を起こすこともない。これ
により、例えば図6に示すように、従来、ベ−ス領域の
基板表面から接合面までの深さXjが0.2μm程度あ
ったのが(同図(a)参照)、本発明によれば、Xjは
0.15μm程度に抑えることができる(同図(b)参
照)。つまり、高性能なバイポ−ラトランジスタと高性
能なMOSトランジスタを同時に形成することができ
る。
外部ベ−ス電極を形成した後の熱酸化工程において、内
部ベ−ス領域上には、シリコン窒化膜が存在する。従っ
て、内部ベ−ス領域の表面は酸化されず、内部ベ−ス領
域のボロン(B)が増速拡散を起こすこともない。これ
により、例えば図6に示すように、従来、ベ−ス領域の
基板表面から接合面までの深さXjが0.2μm程度あ
ったのが(同図(a)参照)、本発明によれば、Xjは
0.15μm程度に抑えることができる(同図(b)参
照)。つまり、高性能なバイポ−ラトランジスタと高性
能なMOSトランジスタを同時に形成することができ
る。
【0026】図7〜図11は、本発明の他の実施例に係
わるBiMOS素子としての半導体装置の製造方法を示
している。なお、この実施例は、PMOSのゲ−ト電極
にP型不純物が導入される場合である。
わるBiMOS素子としての半導体装置の製造方法を示
している。なお、この実施例は、PMOSのゲ−ト電極
にP型不純物が導入される場合である。
【0027】まず、図7に示すように、MOSトランジ
スタの閾値を制御するためのチャネルイオンを注入する
工程までを、通常の方法によって行う。なお、図7にお
いて、11は、P型シリコン基板、12は、埋め込みN
+ 領域、13は、N型ウェル領域、14は、フィ−ルド
酸化膜、15は、コレクタ電極の取り出し領域、16
は、ダミ−ゲ−ト酸化膜、17は、NMOSのチャネル
イオン注入領域、18は、PMOSのチャネルイオン注
入領域である。また、101は、MOS領域、102
は、バイポ−ラ領域である。
スタの閾値を制御するためのチャネルイオンを注入する
工程までを、通常の方法によって行う。なお、図7にお
いて、11は、P型シリコン基板、12は、埋め込みN
+ 領域、13は、N型ウェル領域、14は、フィ−ルド
酸化膜、15は、コレクタ電極の取り出し領域、16
は、ダミ−ゲ−ト酸化膜、17は、NMOSのチャネル
イオン注入領域、18は、PMOSのチャネルイオン注
入領域である。また、101は、MOS領域、102
は、バイポ−ラ領域である。
【0028】次に、図8に示すように、化学エッチング
法を用いて、基板11上の全面をエッチングし、ダミ−
ゲ−ト酸化膜16を除去する。この後、温度約800℃
の熱酸化法を用いて、上面に剥き出された基板11上に
シリコン酸化膜(ゲ−ト酸化膜)20を0.005〜
0.011[μm]形成する。続けて、温度約900〜
1200℃のアンモニア雰囲気中において、10〜90
秒の熱処理を行うことにより、シリコン酸化膜20上を
窒化して、そのシリコン酸化膜20上にシリコン窒化膜
19を形成する。さらに、連続して、温度約900〜1
200℃の酸素雰囲気中において、10〜90秒の熱処
理を行うことにより、シリコン窒化膜19上にシリコン
酸化膜20´を形成する。なお、シリコン窒化膜19
は、上記方法によらないで、例えばLPCVD法を用い
て0.0005〜0.004[μm]堆積してもよい。
法を用いて、基板11上の全面をエッチングし、ダミ−
ゲ−ト酸化膜16を除去する。この後、温度約800℃
の熱酸化法を用いて、上面に剥き出された基板11上に
シリコン酸化膜(ゲ−ト酸化膜)20を0.005〜
0.011[μm]形成する。続けて、温度約900〜
1200℃のアンモニア雰囲気中において、10〜90
秒の熱処理を行うことにより、シリコン酸化膜20上を
窒化して、そのシリコン酸化膜20上にシリコン窒化膜
19を形成する。さらに、連続して、温度約900〜1
200℃の酸素雰囲気中において、10〜90秒の熱処
理を行うことにより、シリコン窒化膜19上にシリコン
酸化膜20´を形成する。なお、シリコン窒化膜19
は、上記方法によらないで、例えばLPCVD法を用い
て0.0005〜0.004[μm]堆積してもよい。
【0029】次に、図9に示すように、LPCVD法を
用いて、基板11上の全面に多結晶シリコン膜21を約
0.05[μm]堆積する。また、写真蝕刻法および化
学エッチング法を用いて、外部ベ−ス電極の形成領域に
存在するシリコン窒化膜19およびシリコン酸化膜2
0,20´および多結晶シリコン膜21をエッチング
し、外部ベ−ス電極を形成するための開口部22を設け
る。
用いて、基板11上の全面に多結晶シリコン膜21を約
0.05[μm]堆積する。また、写真蝕刻法および化
学エッチング法を用いて、外部ベ−ス電極の形成領域に
存在するシリコン窒化膜19およびシリコン酸化膜2
0,20´および多結晶シリコン膜21をエッチング
し、外部ベ−ス電極を形成するための開口部22を設け
る。
【0030】次に、図10に示すように、バイポ−ラ領
域102において、内部ベ−スの形成領域にボロン
(B)を例えば5KeVで1〜8×1013/cm2 注入
する。この後、LPCVD法を用いて、MOSトランジ
スタのゲ−ト電極、および、バイポ−ラトランジスタの
外部ベ−ス電極を形成するための多結晶シリコン膜24
を0.1〜0.4[μm]堆積する。また、NMOSの
ゲ−ト電極の形成領域の多結晶シリコン膜24に、N型
不純物、例えばヒ素(As)を40keVで2×1015
/cm2 程度イオン注入する。また、PMOSのゲ−ト
電極の形成領域と外部ベ−ス電極の形成領域の多結晶シ
リコン膜24に、P型不純物、例えば弗化硼素(B
F2 )を35keVで2×1015/cm2 程度イオン注
入する。
域102において、内部ベ−スの形成領域にボロン
(B)を例えば5KeVで1〜8×1013/cm2 注入
する。この後、LPCVD法を用いて、MOSトランジ
スタのゲ−ト電極、および、バイポ−ラトランジスタの
外部ベ−ス電極を形成するための多結晶シリコン膜24
を0.1〜0.4[μm]堆積する。また、NMOSの
ゲ−ト電極の形成領域の多結晶シリコン膜24に、N型
不純物、例えばヒ素(As)を40keVで2×1015
/cm2 程度イオン注入する。また、PMOSのゲ−ト
電極の形成領域と外部ベ−ス電極の形成領域の多結晶シ
リコン膜24に、P型不純物、例えば弗化硼素(B
F2 )を35keVで2×1015/cm2 程度イオン注
入する。
【0031】また、CVD法を用いて、多結晶シリコン
膜24上にCVDSiO2 膜25を0.1〜0.2[μ
m]堆積する。この後、写真蝕刻法および反応性イオン
エッチング法を用いて、CVDSiO2 膜25および多
結晶シリコン膜24をエッチングし、ゲ−ト電極24
A、および、外部ベ−ス電極24Bを形成する。この
時、バイポ−ラ領域102において、内部ベ−ス領域上
には、シリコン窒化膜19が存在するため、内部ベ−ス
領域が基板11の上面に露出することがない。
膜24上にCVDSiO2 膜25を0.1〜0.2[μ
m]堆積する。この後、写真蝕刻法および反応性イオン
エッチング法を用いて、CVDSiO2 膜25および多
結晶シリコン膜24をエッチングし、ゲ−ト電極24
A、および、外部ベ−ス電極24Bを形成する。この
時、バイポ−ラ領域102において、内部ベ−ス領域上
には、シリコン窒化膜19が存在するため、内部ベ−ス
領域が基板11の上面に露出することがない。
【0032】また、MOSトランジスタのゲ−ト電極2
4Aのエッジ部分の電気的特性を向上させるため、例え
ば800〜900℃の酸素雰囲気中で10〜60分程度
の熱酸化を行う。この時、内部ベ−ス領域上には、シリ
コン窒化膜19が存在するため、内部ベ−ス領域の表面
は酸化されることなく、また、内部ベ−ス領域のボロン
(B)も増速拡散を起こすことがない。従って、ベ−ス
領域の基板表面から接合面までの深さXjが増大するこ
とがない。なお、この熱酸化工程により、MOS領域1
01において、基板11上およびゲ−ト電極24Aの側
壁上には、SiO2 膜26が形成され、また、バイポ−
ラ領域102において、基板11中には、内部ベ−ス拡
散層27および外部ベ−ス拡散層28が形成される。
4Aのエッジ部分の電気的特性を向上させるため、例え
ば800〜900℃の酸素雰囲気中で10〜60分程度
の熱酸化を行う。この時、内部ベ−ス領域上には、シリ
コン窒化膜19が存在するため、内部ベ−ス領域の表面
は酸化されることなく、また、内部ベ−ス領域のボロン
(B)も増速拡散を起こすことがない。従って、ベ−ス
領域の基板表面から接合面までの深さXjが増大するこ
とがない。なお、この熱酸化工程により、MOS領域1
01において、基板11上およびゲ−ト電極24Aの側
壁上には、SiO2 膜26が形成され、また、バイポ−
ラ領域102において、基板11中には、内部ベ−ス拡
散層27および外部ベ−ス拡散層28が形成される。
【0033】また、NMOS領域の基板11中には、N
型不純物、例えばヒ素(As)を40keVで2×10
15/cm2 程度イオン注入し、PMOS領域の基板11
中には、P型不純物、例えば弗化硼素(BF2 )を35
keVで2×1015/cm2 程度イオン注入する。
型不純物、例えばヒ素(As)を40keVで2×10
15/cm2 程度イオン注入し、PMOS領域の基板11
中には、P型不純物、例えば弗化硼素(BF2 )を35
keVで2×1015/cm2 程度イオン注入する。
【0034】次に、図11に示すように、CVD法を用
いて、基板11上の全面にCVDSiO2 膜29を0.
1〜0.2[μm]堆積する。また、反応性イオンエッ
チング法を用いて、エミッタ電極の形成領域のCVDS
iO2 膜29および多結晶シリコン膜21およびシリコ
ン酸化膜20´およびシリコン窒化膜19およびシリコ
ン酸化膜20をそれぞれエッチバックし、エミッタ開口
部30を形成する。さらに、熱酸化法を用いて、外部ベ
−ス電極24Bの側壁にSiO2 膜31を形成する。な
お、この時、MOS領域において、MOSトランジスタ
のソ−ス・ドレイン領域32が形成される。
いて、基板11上の全面にCVDSiO2 膜29を0.
1〜0.2[μm]堆積する。また、反応性イオンエッ
チング法を用いて、エミッタ電極の形成領域のCVDS
iO2 膜29および多結晶シリコン膜21およびシリコ
ン酸化膜20´およびシリコン窒化膜19およびシリコ
ン酸化膜20をそれぞれエッチバックし、エミッタ開口
部30を形成する。さらに、熱酸化法を用いて、外部ベ
−ス電極24Bの側壁にSiO2 膜31を形成する。な
お、この時、MOS領域において、MOSトランジスタ
のソ−ス・ドレイン領域32が形成される。
【0035】また、LPCVD法を用いて、基板11上
の全面に多結晶シリコン膜33を0.1〜0.3[μ
m]堆積する。この後、写真蝕刻法および化学エッチン
グ法を用いて、多結晶シリコン膜33をエッチングし、
エミッタ電極34を形成する。また、エミッタ電極34
中に、N型不純物、例えばヒ素(As)を60keVで
1×1016/cm2 程度イオン注入し、エミッタ電極3
4を低抵抗化する。次に、図示しないが、通常の製造工
程に従い、基板11上の全面に層間絶縁膜を堆積し、コ
ンタクトホ−ルおよび金属配線層をそれぞれ形成する。
の全面に多結晶シリコン膜33を0.1〜0.3[μ
m]堆積する。この後、写真蝕刻法および化学エッチン
グ法を用いて、多結晶シリコン膜33をエッチングし、
エミッタ電極34を形成する。また、エミッタ電極34
中に、N型不純物、例えばヒ素(As)を60keVで
1×1016/cm2 程度イオン注入し、エミッタ電極3
4を低抵抗化する。次に、図示しないが、通常の製造工
程に従い、基板11上の全面に層間絶縁膜を堆積し、コ
ンタクトホ−ルおよび金属配線層をそれぞれ形成する。
【0036】上記製造方法によっても、ゲ−ト電極およ
び外部ベ−ス電極を形成した後の熱酸化工程において、
内部ベ−ス上には、シリコン窒化膜が存在する。従っ
て、内部ベ−スの表面は酸化されず、内部ベ−スのボロ
ン(B)が増速拡散を起こすこともない。これにより、
前者の実施例と同様の効果を得ることができる。
び外部ベ−ス電極を形成した後の熱酸化工程において、
内部ベ−ス上には、シリコン窒化膜が存在する。従っ
て、内部ベ−スの表面は酸化されず、内部ベ−スのボロ
ン(B)が増速拡散を起こすこともない。これにより、
前者の実施例と同様の効果を得ることができる。
【0037】なお、上記2つの実施例において、ゲ−ト
電極および外部ベ−ス電極は、多結晶シリコン膜のみか
ら構成されたが、これに限られず、例えばシリサイド膜
と多結晶シリコン膜の積層構造であってもよい。
電極および外部ベ−ス電極は、多結晶シリコン膜のみか
ら構成されたが、これに限られず、例えばシリサイド膜
と多結晶シリコン膜の積層構造であってもよい。
【0038】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、次のような効果を奏する。
ば、次のような効果を奏する。
【0039】ゲ−ト電極および外部ベ−ス電極を形成し
た後の熱酸化工程において、内部ベ−ス上には、シリコ
ン窒化膜が存在している。従って、内部ベ−スの表面は
酸化されることがなく、内部ベ−スのボロン(B)が増
速拡散を起こすこともない。これにより、従来のバイポ
−ラトランジスタの最高遮断周波数は12GHzであっ
たが、本発明のバイポ−ラトランジスタでは、最高遮断
周波数が20GHzに向上した。
た後の熱酸化工程において、内部ベ−ス上には、シリコ
ン窒化膜が存在している。従って、内部ベ−スの表面は
酸化されることがなく、内部ベ−スのボロン(B)が増
速拡散を起こすこともない。これにより、従来のバイポ
−ラトランジスタの最高遮断周波数は12GHzであっ
たが、本発明のバイポ−ラトランジスタでは、最高遮断
周波数が20GHzに向上した。
【図1】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図2】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図3】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図4】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図5】本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図6】本発明の方法を用いた場合のベ−ス領域の深さ
と従来の方法を用いた場合のベ−ス領域の深さを比較し
て示す図。
と従来の方法を用いた場合のベ−ス領域の深さを比較し
て示す図。
【図7】本発明の他の実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す断面図。
方法を示す断面図。
【図8】本発明の他の実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す断面図。
方法を示す断面図。
【図9】本発明の他の実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す断面図。
方法を示す断面図。
【図10】本発明の他の実施例に係わる半導体装置の製
造方法を示す断面図。
造方法を示す断面図。
【図11】本発明の他の実施例に係わる半導体装置の製
造方法を示す断面図。
造方法を示す断面図。
11…P型シリコン基板、12…埋め込みN+ 領域、1
3…N型ウェル領域、14…フィ−ルド酸化膜、15…
コレクタ電極の取り出し領域、16…ダミ−ゲ−ト酸化
膜、17…NMOSのチャネルイオン注入領域、18…
PMOSのチャネルイオン注入領域、19…シリコン窒
化膜、20,20´…シリコン酸化膜、21,24,3
3…多結晶シリコン膜、22…開口部、23…内部ベ−
スのイオン注入領域、24A…ゲ−ト電極、24B…外
部ベ−ス電極、25,29…CVDSiO2 膜、26,
31…SiO2 膜、27…内部ベ−ス拡散層、28…外
部ベ−ス拡散層、30…エミッタ開口部、32…ソ−ス
・ドレイン領域、34…エミッタ電極、101…MOS
トランジスタの形成領域、102…バイポ−ラトランジ
スタの形成領域。
3…N型ウェル領域、14…フィ−ルド酸化膜、15…
コレクタ電極の取り出し領域、16…ダミ−ゲ−ト酸化
膜、17…NMOSのチャネルイオン注入領域、18…
PMOSのチャネルイオン注入領域、19…シリコン窒
化膜、20,20´…シリコン酸化膜、21,24,3
3…多結晶シリコン膜、22…開口部、23…内部ベ−
スのイオン注入領域、24A…ゲ−ト電極、24B…外
部ベ−ス電極、25,29…CVDSiO2 膜、26,
31…SiO2 膜、27…内部ベ−ス拡散層、28…外
部ベ−ス拡散層、30…エミッタ開口部、32…ソ−ス
・ドレイン領域、34…エミッタ電極、101…MOS
トランジスタの形成領域、102…バイポ−ラトランジ
スタの形成領域。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板と、この半導体基板上に形成
されたバイポ−ラトランジスタと、前記半導体基板上に
形成されたMOSトランジスタとを具備し、前記バイポ
−ラトランジスタの外部ベ−ス電極と前記MOSトラン
ジスタのゲ−ト電極が同一の膜から構成され、かつ、前
記半導体基板と前記外部ベ−ス電極との間の少なくとも
一部にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜が存在
することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 半導体基板と、この半導体基板上に形成
されたNPN型バイポ−ラトランジスタと、前記半導体
基板上に形成されたPチャネル型MOSトランジスタと
を具備し、前記NPN型バイポ−ラトランジスタの外部
ベ−ス電極と前記Pチャネル型MOSトランジスタのゲ
−ト電極がP型の不純物を含む同一の膜から構成され、
かつ、前記半導体基板と前記外部ベ−ス電極との間の少
なくとも一部にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層
膜が存在することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 半導体基板と、この半導体基板上に形成
されたNPN型バイポ−ラトランジスタと、前記半導体
基板上に形成されたPチャネル型MOSトランジスタと
を具備し、前記NPN型バイポ−ラトランジスタの外部
ベ−ス電極と前記Pチャネル型MOSトランジスタのゲ
−ト電極がP型の不純物を含む同一の膜から構成され、
かつ、前記半導体基板と前記外部ベ−ス電極との間の少
なくとも一部、および、前記Pチャネル型MOSトラン
ジスタのゲ−ト絶縁膜にシリコン酸化膜とシリコン窒化
膜の積層膜が存在することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 半導体基板上に酸化膜を形成する工程
と、前記酸化膜上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化
膜および前記酸化膜をエッチングし、その窒化膜および
酸化膜をバイポ−ラトランジスタの形成領域のみに残存
させる工程と、MOSトランジスタの形成領域にゲ−ト
酸化膜を形成する工程と、前記バイポ−ラトランジスタ
の形成領域の前記半導体基板内に内部ベ−ス領域を形成
するための不純物を導入する工程と、前記窒化膜および
前記酸化膜をエッチングし、外部ベ−ス電極の形成領域
に開口部を形成する工程と、前記半導体基板上の全面に
導電膜を形成する工程と、前記導電膜をエッチングし、
ゲ−ト電極および外部ベ−ス電極をそれぞれ形成する工
程と、熱酸化を行い、少なくとも前記ゲ−ト電極および
前記外部ベ−ス電極の側壁に酸化膜を形成する工程とを
具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 半導体基板上に第1の酸化膜を形成する
工程と、前記第1の酸化膜上に窒化膜を形成する工程
と、前記窒化膜上に第2の酸化膜を形成する工程と、バ
イポ−ラトランジスタの形成領域の前記半導体基板内に
内部ベ−ス領域を形成するための不純物を導入する工程
と、前記第2の酸化膜および前記窒化膜および前記第1
の酸化膜をそれぞれエッチングし、外部ベ−ス電極の形
成領域に開口部を形成する工程と、前記半導体基板上の
全面に導電膜を形成する工程と、前記導電膜をエッチン
グし、ゲ−ト電極および外部ベ−ス電極をそれぞれ形成
する工程と、熱酸化を行い、少なくとも前記ゲ−ト電極
および前記外部ベ−ス電極の側壁に酸化膜を形成する工
程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4082385A JP2997123B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 半導体装置の製造方法 |
US08/503,489 US5597757A (en) | 1992-04-03 | 1995-07-18 | Method of manufacturing a semiconductor device including bipolar and MOS transistors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4082385A JP2997123B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
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