JPH0645532A - 自己整合型ウエルタップを有するbicmos装置及びその製造方法 - Google Patents

自己整合型ウエルタップを有するbicmos装置及びその製造方法

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JPH0645532A
JPH0645532A JP3144279A JP14427991A JPH0645532A JP H0645532 A JPH0645532 A JP H0645532A JP 3144279 A JP3144279 A JP 3144279A JP 14427991 A JP14427991 A JP 14427991A JP H0645532 A JPH0645532 A JP H0645532A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】単一基板上にバイポーラとCMOS装置の両方
を有する半導体装置とその製造方法を提供する。 【構成】単一のポリシリコンプロセス及びシリサイド層
を使用して形成した電界効果装置4,6に対するウエル
タップ32が設けられている。該ポリシリコン層は、該
ウエルへのコンタクトを形成し、該ウエルと同様にドー
プされているがソース/ドレインと反対の極性にドープ
されている。シリサイド層が、電界効果装置用のソース
/ドレイン、ウエルタップ及びゲートコンタクト28,
32,36aの上表面及び側壁表面上に形成されてい
る。該シリサイド層は、側壁から該トランジスタの上表
面にわたってトランジスタゲートの側壁酸化物に達する
まで延在している。本構成体は、従来の装置に使用され
ていた横方向に離隔された別体のウエルタップを除去す
ることを可能とし、それにより一層高い集積度と、且つ
埋め込み層対基板容量を低下することを可能としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関するものである。更に詳細には、本発明の1実
施形態においては、単一の基板上にバイポーラと相補的
金属−酸化物−半導体(CMOS)装置の両方を有する
半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】バイポーラ及びCMOS装置及びそれら
の製造方法は従来公知である。最近、これら二つのタイ
プの装置を単一の基板上に設けてこれら二つのタイプの
装置の利点を同一基板上の回路内に設けることが行なわ
れている。バイポーラ装置とCMOS装置の両方を組込
んだ回路は「BiCMOS」として知られている。Bi
CMOS装置は、CMOS装置の高い集積度及び低い電
力消費の利点とバイポーラ装置の高速動作の利点とを与
えている。一つのBiCMOS装置及びその製造方法
は、米国特許第4,764,480号(Vora)に記
載されている。
【0003】ある程度の成功は納めているが、BiCM
OS技術は、いまだに幾つかの制限を有している。例え
ば、ソース及びドレイン領域から横方向に離隔されたウ
エルタップ(well tap)は、しばしば、装置の
かなりの表面積を占有する。この様なウエルタップによ
って占有される空間量のために、基板上に設けることが
可能な装置及び回路の数は所望のものよりも少なくな
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したことから明ら
かな如く、性能が改善され且つ寸法が減少された装置を
提供するだけでなく、デバイス(装置)及び回路を配置
させるために増加した面積を有する構成を提供すること
が可能な改良されたBiCMOS構成体及びその製造方
法が所望されている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、改良さ
れたBiCMOS装置及びその製造方法が提供される。
本発明は、性能が改善されており、寸法が減少されてお
り、及び/又はより簡単に且つ経済的に製造することが
可能な装置を提供している。単一ポリシリコン及びシリ
サイド技術を使用して形成した自己整合型ウエルタップ
(well tap)は、ソース及びドレイン領域から
横方向に離隔したウエルタップ領域に対する必要性を除
去している。従来の横方向に離隔して分離されたウエル
タップは、例えば、約高々3.2ミクロンの余分の幅を
占有しており、従って、本発明は装置の集積密度におい
てウエルタップ当り3.2ミクロンの節約を与えてい
る。本BiCMOSプロセスは、14GHzのBiCM
OSプロセスに関連して使用する場合に例えば0.8ミ
クロンのゲート長のCMOS装置を与えることが可能で
ある。本発明装置は、例えば、高性能エミッタ結合論理
(ECL)スタンダードセル構成、メモリセル、内蔵型
メモリを有するゲートアレイ構成などと共に使用するこ
とが可能である。
【0006】本発明の一実施例においては、基板内に活
性領域を形成し、次いでエピタキシャルシリコン成長、
酸化分離、及びポリシリコン付着を行なう。このポリシ
リコンを、注入し且つパターン形成してMOS及びバイ
ポーラ装置、ウエルタップ、基板タップ、局所的相互接
続体を形成する。酸化物スペーサを形成し、且つソース
−ドレイン及びベースコンタクトから選択的に除去し、
その後に、耐火性金属のコーティングを全ての構成物の
上部及び側壁上に付着形成させる。該金属を、その下側
に存在するポリシリコン及びエピタキシャルシリコンと
反応させて、分離フィールド酸化膜及びスペーサ上を除
いて、全ての箇所において低抵抗シリサイド層を形成す
る。従って、このシリサイド層は、バイポーラベース及
びCMOSソース−ドレインポリシリコンコンタクトを
エピタキシャルシリコンと電気的に接続させる。ゲート
及びエミッタポリシリコンをエピタキシャルシリコンへ
ショートさせることは該スペーサ酸化物によって防止さ
れている。ポリシリコンのソース−ドレインコンタクト
は該シリサイドによってエピタキシャルソース−ドレイ
ン領域へ接続されているので、ポリシリコンコンタクト
及びソース−ドレイン領域が同一のドーピングを有する
ことは必要ではない。更に、エピタキシャルソース−ド
レイン領域と反対側のポリシリコンコンタクトを意図的
にドーピングすることにより、ソース−ドレインエピタ
キシャル領域及びエピタキシャルタブ(ウエル)領域の
両方への電気的接続を単一の集積構成体内に形成するこ
とが可能であり、従って別体の横方向に分離されたウエ
ルタップ領域に対する必要性を除去している。
【0007】
【実施例】概説 図1は本発明の一実施例に基づいて構成されたBiCM
OS装置を概略断面図で示してある。本装置は、バイポ
ーラトランジスタ2(それは、図1に示した本実施例に
おいては、NPNトランジスタである)、Nチャンネル
MOSFET(NMOSトランジスタ)4及びPチャン
ネルMOSFET(PMOSトランジスタ)6を有して
いる。NMOSトランジスタ4及びPMOSトランジス
タ6は、適宜、接続されてCMOS構成8を形成してい
る。これらのデバイス(装置)は、基板10上に形成さ
れており、該基板10は、好適には、単結晶本体10a
とエピタキシャル層11とを有している。図1に示した
実施例においては、該基板は約1×1013乃至1×1
15原子数/ccの間のドーパント濃度を有するP基
板である。
【0008】ほとんどの実施例においては、NMOSト
ランジスタ4は、P+タブ乃至はウエル12内に形成さ
れ、且つPMOSトランジスタ6はN+タブ乃至はウエ
ル14内に形成される。好適実施例においては、Nウエ
ル14は、約1×1016乃至1×1017原子数/c
cの間の濃度へドープされており、且つP+ウエル12
は約5×1016乃至1×1018原子数/ccの間の
濃度へドープされているが、本発明の技術的範囲を逸脱
することなしに広範囲のドーパント濃度を使用すること
が可能である。ウエル12及び14は、相補的な導電型
の装置を単一の基板上に形成することを可能としてい
る。
【0009】NPNトランジスタ2は、高度にドープし
た埋め込み層16とコレクタシンク17とが設けられて
おり、それらは一体になって、コレクタコンタクト20
とP型ベース18の下側のコレクタ16aとの間に低抵
抗接続領域を与えている。好適実施例においては、埋め
込み層16及びシンク17は、約1×1018乃至1×
1020原子数/ccの間の濃度へドープされている。
コレクタ16aは、ベース領域18と埋め込み層16と
の間に形成されたより軽度にドープしたN型である。エ
ミッタ領域27aは、エミッタコンタクト27から下側
に存在するエピタキシャル層11内へ拡散される。理解
すべきことであるが、当業者は、エミッタコンタクト2
7のことをエミッタと呼ぶことがある。ここにおいては
これらの間に特に意味の違いがあることを意図している
ものではない。
【0010】NMOS及びPMOSデバイス4,6は、
基板10のエピタキシャル層11内に形成された領域を
有している。Nドープ領域20a,20bは、チャンネ
ル領域20eによって分離されたNMOS装置のソース
及びドレイン領域を形成している。Pドープ領域20
d,20cは、チャンネル領域20fによって分離され
たPMOS装置のソース及びドレイン領域を形成してい
る。NMOSドレイン20bに隣接したエピタキシャル
領域21は、P型領域であり、従ってウエルタップ32
とNMOSウエル12との間に経路を形成している。
【0011】P+チャンネルストップ19は、NPNト
ランジスタと隣接する装置との間に設けられており、埋
め込み層16と隣接装置とを短絡させるような軽度にド
ープした基板の表面反転を防止している。NMOSトラ
ンジスタ4とPMOSトランジスタ6との間、シンク1
7とベース18との間、NPNトランジスタとNMOS
トランジスタとの間及び図1に示したトランジスタと隣
接するトランジスタとの間において、酸化物分離領域2
2a,22b,22c,22d,22eが装置分離のた
めにそれぞれ設けられている。本構成体の上から見た場
合に、これらの酸化物分離領域は、互いに連結して活性
装置区域の周りに環状バンドを形成している。
【0012】本装置の表面に沿って多結晶シリコン(ポ
リシリコン)領域が設けられており、抵抗24、P+ベ
ースコンタクト26(それは、抵抗24に対する端部コ
ンタクトとしても作用する)及び26′、エミッタコン
タクト27、N+コレクタコンタクト20、NMOSソ
ースコンタクト28、NMOSゲート30、ウエルタッ
プ/NMOSドレインコンタクト32、ウエルタップ3
2と連続的なPMOSドレインコンタクト36、PMO
Sゲート34及びPMOSソースコンタクト36aが形
成されている。これと対照的に、図2は、別々の横方向
に離隔されたウエルタップ32a,32bが設けられる
場合に、図1に示した実施例がどの様に見えるかを表わ
している。理解される如く、別々の横方向に離隔された
ウエルタップが設けられる場合には、付加的な装置幅3
3が必要とされる。
【0013】図1に示される如く、薄いゲート酸化物層
38,40が、NMOS及びPMOSトランジスタゲー
トの下側に設けられており、且つ側壁酸化物42がNM
OS及びPMOSゲートの側部上に設けられている。好
適実施例においては、NMOSゲート30は、高度にド
ープしたN+ポリシリコンから形成されており、一方P
MOSゲート34はN+又はP+の何れかのポリシリコ
ンから形成され、その場合にN+が好適である。なぜな
らば、N+は、埋め込みチャンネル装置を提供するが、
P+は表面チャンネル装置を提供するからである。側壁
酸化物44は、バイポーラエミッタ27の側壁上にも設
けられている。酸化物層45は、抵抗24上の中心部に
設けられており、抵抗の導電性を増加させるシリサイド
が形成されることを防止している。
【0014】耐火性金属シリサイドコンタクト46,4
6′がP+バイポーラトランジスタベースコンタクト2
6,26′上に形成されている。該シリサイドコンタク
トは、ベースコンタクトの上部部分、ベースコンタクト
の側壁、及びベースコンタクトの側壁からエミッタコン
タクト27の側壁酸化物に至るベース領域をカバー、即
ち被覆している。別のシリサイドコンタクト48が側壁
スペーサ酸化物領域44の間においてエミッタ27の上
部部分に沿って設けられている。これらの耐火性金属コ
ンタクトは、ベースコンタクトの固有抵抗を減少させ、
従って装置の動作速度を増加させている。
【0015】同様に、シリサイドコンタクトが、コレク
タコンタクト20、NMOSソース28、NMOSゲー
ト38、P+ウエルタップ32、PMOSゲート34、
及びP+ソースコンタクト36aに対して設けられてい
る。エミッタ27に対するコンタクトの如く、NMOS
及びPMOSゲートに対するそれぞれのシリサイドコン
タクト50及び52は、側壁酸化物から側壁酸化物に対
して延在するのみである。逆に、NMOS及びPMOS
ソース、ドレイン及びウエルタップコンタクト28,3
2,36a用のシリサイドコンタクト54a,54b,
54c,54dは、ポリシリコンコンタクトの上表面及
び側壁をカバーしており、且つゲート30及び34の側
壁酸化物に到達するまで、エピタキシャルシリコン層と
接触状態で、ソース/ドレインの水平部分に沿って延在
している。コレクタコンタクト20用のシリサイドコン
タクト35は、該コンタクトの側壁をカバーし、且つフ
ィールド酸化領域22b及び22cへ下方へ延在し、且
つコレクタコンタクト20の上表面をカバーしている。
シリサイド54eは、抵抗24の遠いほうの端部コンタ
クトの上表面の一部をカバーしている。本構成体は、更
に、厚い(0.7乃至1.5ミクロン)酸化物層56を
有しており、相互接続の目的のために使用される金属層
58からそれぞれの装置を分離している。BiCMOS装置の製造シーケンス 図3乃至16は、図1に示したBiCMOS装置の製造
方法のシーケンスを示している。特に、図3は、その製
造過程における最初の段階での本装置の断面を示してい
る。この段階に到達するために、単結晶本体10aを、
砒素、アンチモンなどでN+ウエル14及びNPN埋め
込み層16を同時的に形成するためにマスクする。領域
14及び16を形成するために使用する注入エネルギ
は、好適には、約50乃至100KeVの間であり、領
域14及び16のドーパント濃度は約1×1018乃至
1×1020原子数/ccの間である。
【0016】N+領域14及び16を形成した後に、P
+チャンネルストップ19及びNMOSウエル12を同
時的に形成するために本装置をマスクする。領域19及
び12を形成する場合に使用する注入エネルギは、好適
には、約100乃至180KeVの間であり、P+埋め
込み層のドーパント濃度は約1×1017乃至1×10
18原子数/ccの間である。P+領域は、好適には、
ボロンでドープする。
【0017】次いで、埋め込み層/チャンネルストップ
マスクを除去し、且つ約1乃至1.2ミクロンの厚さで
好適には約1.1ミクロンの厚さを持った真性のN型エ
ピタキシャル層11を単結晶本体10aの表面全体に亘
って成長させる。次いで、本装置上にホトレジストマス
クを形成して、酸化物領域22a,22b,22c,2
2d,22eを画定する。これらの酸化物領域は、修正
した側壁マスク型分離(「SWAMI」)プロセスを使
用して形成する。このSWAMIプロセスは、例えば、
Chin et al.、IEEE・トランザクション
ズ・オン・エレクトロン・デバイシーズ、Vol.ED
−29、No.4、1982年4月、536−540頁
の文献に記載されている。幾つかの実施例においては、
このプロセスは、本願出願人の同時継続中の別の特許出
願(代理人番号8332−237)に記載される如く修
正する。
【0018】その後に、約250オングストロームの厚
さを持った成長させたスクリーン酸化物層を本装置の表
面上に形成し、且つマスクを形成してシンク領域17の
みを露出させる。約100乃至180KeVの間の注入
エネルギを使用してシンク注入を、好適にはドーパント
として燐を使用して実施する。その結果得られるシンク
領域17内のドーパント濃度は約1×1018乃至1×
1020原子数/ccの間である。次いで、このシンク
マスクを除去し、且つ別のマスク/イオン注入を行なっ
て、PMOSトランジスタのウエル及びチャンネル領域
を、ドーパントとして燐を使用して、約1×1016
至1×1017原子数/ccの間の濃度へドープする。
好適実施例においては、PMOSウエル領域のために使
用される注入エネルギは、約50乃至180KeVの間
である。その結果Nウエルのチャンネル領域内に得られ
る正味のドーパント濃度は約1×1016乃至1×10
20原子数/ccの間である。次いで、該シンク及びN
ウエルをアニールし、且つ窒素雰囲気中において従来の
熱サイクルによって加熱することによりドライブインさ
せる。
【0019】その後に、マスクを本装置の表面上に形成
し、NMOS及びPMOSトランジスタ領域のみを露出
させる。このマスクは、図4に示した如く、スレッシュ
ホールド電圧注入のために使用される。該注入は、必要
に応じチャンネルドーピングを設定、典型的には約|
0.5|及び|1.0|Vの間に設定することによりN
MOS及びPMOSトランジスタのスレッシュホールド
電圧を調節するために使用することが可能である。好適
実施例においては、このスレッシュホールド電圧注入
は、ドーズが約1×1012乃至1×1013の間であ
り、且つ注入エネルギが約30乃至100KeVにおい
てのボロン注入である。このスレッシュホールド電圧注
入はNMOSトランジスタのスレッシュホールドを設定
する。該ボロン及び埋め込み層からの上方拡散するP+
がNMOSトランジスタに対するウエルの分布を設定す
る。Nウエル注入と関連しこのスレッシュホールド電圧
注入は、PMOSトランジスタに対するスレッシュホー
ルド電圧を設定する。好適実施例においては、該スレッ
シュホールド電圧注入は、究極的にNMOSに対して
0.7乃至0.9Vのスレッシュホールド電圧を有し且
つPMOSに対し−0.8乃至−1.0Vのスレッシュ
ホールドを有するトランジスタを供給する。
【0020】次いで該スクリーン酸化物を剥離し、且つ
薄い(100乃至200オングストロームのオーダー
で、好適には135乃至165オングストローム)ゲー
ト酸化物層を、当業者にとって公知の技術を使用して成
長させる。薄い(100乃至1000オングストローム
のオーダーで、好適には400乃至600オングストロ
ーム)ポリシリコン層60(図5)を薄いゲート酸化物
層の上に付着形成し、且つマスク62を該ポリシリコン
層上に形成してNMOS及びPMOSゲートを画定す
る。プラズマエッチングを行なって、NMOS及びPM
OSゲート38,40上におけるものを除いて、本装置
の全ての領域から不所望のポリシリコンを除去する。次
いで、該マスクを従来の技術によって除去する。薄いポ
リシリコン層60によるゲート酸化物の保護は、より少
ない欠陥を有するMOSゲート38,40を提供する。
なぜならば、それらは直接的にホトレジストに対して露
出されることがないからである。
【0021】図6は、本方法における次のステップを示
している。約3500オングストロームの厚さを有する
別の真性ポリシリコン層64を本装置の表面に亘って付
着形成され、且つキャップ酸化物層66が、ポリシリコ
ン層64の熱酸化によって形成される。次いで、該デバ
イスをホトレジストでマスクして、バイポーラトランジ
スタの少なくともベース領域と抵抗の軽度にドープした
領域を露出させる。幾つかの実施例においては、NMO
S及びPMOSトランジスタ領域のみが該マスクによっ
て保護される。次いで、ベース注入67を行ない、且つ
該ベースをアニールする。好適実施例においては、該ベ
ース注入は、約30乃至100KeVの間のエネルギを
使用する。アニーリングの前に、該ポリシリコンは、約
1×1017乃至1×1019原子数/ccの間の正味
のドーパント濃度を有しており、且つこのドーパントの
一部はこのアニール期間中にベース領域18内に拡散さ
れる(図7)。好適実施例においては、該アニールは、
20分乃至60分の間本構成体を900乃至1000℃
へ加熱することによって行なわれ、その結果約1×10
17乃至1×1019原子数/ccの間のドーパント濃
度で且つ好適には約1×1018のドーパント濃度で約
1000乃至4000オングストロームの間の厚さを持
ったP−ベース領域が形成される。
【0022】その後に、マスクを形成し、それは究極的
には抵抗24の一部、ベースコンタクト26,26′及
びPMOSソース及びウエルタップコンタクト32とな
る領域70a,70b,70c,70d(図7)を露出
させる。これらの領域は、好適には、約1×1017
至1×1020原子数/ccの間の濃度であって、好適
にはボロンを使用して約1×1019のドーパント濃度
へP+ドープさせる。このP+マスクは、除去し且つ別
のマスクを本装置の表面上に形成して、究極的にバイポ
ーラエミッタコンタクト27、バイポーラコレクタコン
タクト20、NMOSソースコンタクト28、NMOS
ゲート30、PMOSドレインコンタクト36aとして
使用される領域68a,68b,68cを露出させる。
領域68は、約100KeVの注入エネルギを使用し
て、約1×1018乃至1×1020の間の濃度で好適
には砒素を使用して約1×1019乃至1×1020
子数/ccの間のドーパント濃度へN+ドープさせる。
前述した如く、PMOSゲートは、N+又はP+の何れ
とすることも可能であり、従ってN+又はP+の何れか
のマスク内に設けることが可能である。
【0023】図8において、約1000乃至1500オ
ングストロームの間の厚さを持った窒化物層69を、後
の注入物が抵抗、エミッタ及びMOSゲートを介して移
動することを防止するために付着形成されている。次い
で、ポリシリコン層64を約10分乃至20分の間85
0乃至950℃の温度でアニールする。
【0024】次いで、該窒化物の表面上にマスクを形成
して、バイポーラトランジスタのベース、エミッタ及び
コレクタコンタクトを画定すると共に、NMOS及びP
MOSトランジスタのソースコンタクト、ゲート及びド
レインコンタクトを画定する。塩素又は臭素を使用する
ドライエッチングによって、図9に示した構成が得られ
る。次いで、該マスクを除去する。ブランケット即ち一
様な軽度にドープしたドレイン(LDD)注入を行なっ
て、その場合に、ソース及びドレインは、約20乃至1
00KeVの間の注入エネルギで好適には約20乃至5
0KeVの間の注入エネルギを使用して燐又は砒素など
のようなN型ドーパントで軽度にイオン注入させる。こ
の注入の結果、NMOSトランジスタのソース及びドレ
イン領域72内の正味のドーパント濃度は、約1×10
17乃至1×1019原子数/ccの間である。同様の
態様で、図10に示した如く、例えばBF又はB+な
どのようなドーパントを使用するP型LDDを、PMO
Sトランジスタのソース及びドレインとバイポーラトラ
ンジスタの外因的ベース領域のみをマスクによって露出
した状態で、バイポーラトランジスタ及びPMOSトラ
ンジスタの表面に亘って実施する。一層高度にドープし
たP領域74がバイポーラトランジスタの外因的ベース
内に形成され、且つ一層高度にドープしたP領域76が
PMOSトランジスタのゲートの周りに形成される。そ
の結果領域74及び76内において得られる正味のドー
パント濃度は約1×1017乃至1×1020原子数/
ccの間であり、且つ好適には約1×1019原子数/
ccである。この注入エネルギは、好適には、約10乃
至50KeVの間である。ドーパントとしてB+を使用
した場合には、注入エネルギのより低い範囲のものが使
用される。
【0025】キャップ酸化を行なって、窒化物剥離の期
間中高度にドープしたシリコン領域を保護する。次い
で、該窒化物を本装置の表面から剥離し、且つ低温酸化
物(LTO)付着を行なう。シリサイド排除マスク(不
図示)を、シリサイド形成を所望しない箇所(例えば、
抵抗の中央部分の上)のポリシリコン領域上において本
装置の上に形成する。次いで、該酸化物をエッチバック
し、図11に示した如く、抵抗24の上に酸化物45を
残存させ、且つソースコンタクト28,36、ウエルタ
ップ32、ゲート30,34、エミッタコンタクト2
7、ベースコンタクト26,26′及びコレクタコンタ
クト20の露出された側部上にスペーサ酸化物を残存さ
せる。次いで、別のマスク79を、少なくともバイポー
ラエミッタコンタクト27及びNMOS及びPMOSト
ランジスタのゲート30,34及び抵抗酸化物45上の
側壁酸化物を保護するために本装置の上に形成する。本
装置を約80秒の間BOEでエッチングし、且つ図12
に示した如く、該酸化物を、抵抗/ベースコンタクト2
6,26′、コレクタコンタクト20、及びNMOS及
びPMOSトランジスタのソース及びドレインコンタク
ト28,32,36aの側壁から除去する。
【0026】図13を参照すると、マスクを形成し、且
つ高度のB+(BF)注入をそこに示した領域、即ち
PMOSトランジスタのソース/ドレイン領域及びバイ
ポーラトランジスタの外因的ベース領域において実施す
る。この注入の目的は、P+ソース/ドレイン及びベー
スシート抵抗及びコンタクト抵抗を低下させるためであ
る。該注入は、約20乃至100KeVの間のエネルギ
で好適には40KeVのエネルギを使用する。同様に、
図14に示した如く、N+(砒素)注入を、N+ソース
/ドレインシート抵抗及びコンタクト抵抗を低下する目
的のために、NMOSトランジスタのソース/ドレイン
の領域において実施する。この砒素注入は、約50乃至
150KeVの間のエネルギで好適には100KeVの
エネルギを使用する。次いで、本装置を、約10乃至2
0秒の間約1000乃至1100℃の温度でRTA即ち
迅速熱アニール処理する。
【0027】次いで、例えばチタン、モリブデン、タン
タル、タングステンなどのような耐火性金属からなる耐
火性金属層を本装置の表面全体に付着形成する。当業者
にとって公知の手段を使用して、該層を、加熱して、付
着した金属がポリシリコン及びシリコンと接触している
領域において金属シリサイドを形成する。次いで、残存
する未反応の金属を本装置からエッチング除去し、図1
5に示した構成とさせる。好適には、このシリサイド反
応は、二つのステップで行なわれる。初期的に付着形成
したチタンが隣接する層ヘ付着する初期的な量のシリサ
イドを形成するのに必要とされる第一時間期間の間隣接
するポリシリコン及びシリコンと反応される。この第一
反応において、チタンはSiOと反応することはな
い。反応しなかったチタン、即ち主に何れかの酸化物と
コンタクトしているチタンを、H又はNHOH
を使用して除去する。再度、本装置を加熱して、第二の
シリサイド反応を起こさせ、チタンと隣接するポリシリ
コン及びエピタキシャルシリコンとの間の反応を完了さ
せる。この反応は、好適には、二つのステップで行なわ
れる。なぜならば、単一のステップ乃至はパルスでのチ
タンの反応は、側壁酸化物層との不所望のチタン反応を
発生させる場合があるからである。
【0028】図15に示した如く、バイポーラポリシリ
コンベースコンタクト26,26′は、それらの水平方
向の上表面及びそれらの垂直側壁に沿ってシリサイド4
6でカバー、即ち被覆されている。更に、これらのシリ
サイドコンタクトは、垂直側壁から単結晶ベースの水平
方向の上表面に沿ってエミッタ27の側壁酸化物に到達
するまで延在している。エミッタ27のシリサイドコン
タクト48は、一方の側壁酸化物から反対側の側壁酸化
物に到達するまでエミッタの水平方向の上表面に亘って
延在している。コレクタコンタクト20上のシリサイド
80は、該コレクタコンタクトの両方の垂直側壁に沿っ
て上方に延在し、且つ該コンタクトの水平方向の上表面
に亘って完全に延在し、フィールド酸化物領域22b及
び22c上で終端している。NMOSポリシリコンソー
スコンタクト28上のシリサイド54aは、フィールド
酸化物領域22cから延在し、該コンタクトの垂直側壁
に沿って上方に延在し、その上表面に亘って延在し、且
つ該コンタクトの垂直部分に沿って下方へNMOSトラ
ンジスタの単結晶ソース領域に到達するまで延在してい
る。更に、該シリサイドは、該コンタクトから、ソース
領域20aの水平な上部部分に亘ってゲート側壁酸化物
に到達するまで延在している。バイポーラエミッタコン
タクト27と同様に、NMOSトランジスタのポリシリ
コンゲート30は、一方の酸化物側壁から反対側の酸化
物側壁へ延在するその上表面に亘って延在するシリサイ
ド50を有している。
【0029】ポリシリコンウエルタップ32は、NMO
Sソース28と反対のドーピングを有しており、それ
も、両方の垂直側壁と該コンタクトの水平な上表面とを
カバーするシリサイド54bで被覆されている。更に、
シリサイド54bは、NMOSトランジスタゲート30
の側壁酸化物に到達するまで該トランジスタの上表面に
亘って延在している。ウエルコンタクト層54bは、ゲ
ート30近くへ延在しているが、側壁酸化物層40によ
ってゲート30から離隔されており、従ってウエルタッ
プ32とゲート30との間に不所望の接続が形成される
ことを防止している。
【0030】PMOSゲート34は、その水平な上表面
に亘ってシリサイド52を有しており、一方PMOSソ
ースコンタクト36aは、その水平な上表面に亘って延
在し、その垂直な側壁に沿って延在し、且つゲート側壁
酸化物42に到達するまでドレインの水平な平面に亘っ
て延在するシリサイド54dを有している。PMOSド
レインコンタクト及びウエルタップ32は、水平な上表
面に亘って延在するシリサイドを有している。該ウエル
タップは、更に、垂直側壁上のシリサイドで被覆されて
いる。更に、該シリサイドは、PMOSトランジスタゲ
ート34の側壁酸化物42に到達するまでPMOSトラ
ンジスタドレイン20cの上表面に亘って延在してい
る。ウエルコンタクトシリサイド層54bは、ゲートコ
ンタクト34近くに延在しているが、それからは側壁酸
化物層42によって離隔されており、従ってウエルタッ
プ32とゲート34との間に不所望の接続が形成される
ことを防止している。
【0031】本発明のコンタクト構成は、側壁ポリシリ
コンコンタクトストラップのシリサイド化によってソー
ス/ドレイン抵抗を減少させており、その際にCMOS
トランジスタの電流駆動能力を増加させ且つポリシリコ
ン−シリコン間のコンタクト抵抗を取除いている。エピ
タキシャルシリコンソース/ドレインに対するポリシリ
コンソース/ドレインのオーバーラップは、側壁スペー
サ酸化物を除去し且つこの側壁をシリサイド化させるこ
とによって減少されている。なぜならば、電流は、側壁
のシリサイドを介して担持され、エピタキシャルシリコ
ン−ポリシリコンインターフェースを介して担持される
ものではないからである。このことは、CMOSトラン
ジスタ活性区域をより小型化することにより一層高い集
積度を与えている。
【0032】この局所的相互接続の側壁シリサイド化は
相互接続体の抵抗値を2倍改善し、その際に回路性能を
向上させるものと考えられる。本発明に基づいてシリサ
イド化されたポリシリコンは、接地タップに適用された
場合、ドープされたポリシリコン32を介して基板へ電
流を導通させるのではなくポリシリコンウエルタップ3
2のシリサイド化された側壁54bを介して基板へ電流
を導通させることにより接地タップ抵抗値を減少させ
る。ウエルタップ32は、二つのタイプのエピタキシャ
ルシリコン(即ち、N型NMOSドレイン20bに対す
るNMOSドレインコンタクト及びP型PMOSドレイ
ン20cに対するPMOSドレインコンタクト)に対す
るコンタクトとして動作することが可能である。なぜな
らば、シリサイド54bは、実効的に、そうでなければ
接合が形成されるものを横断して実効的に短絡回路を形
成するからである。この様な自己整合したウエルタップ
を設けることにより、より高い集積度を得ることが可能
である。なぜならば、横方向に離隔されたウエルタップ
領域は必要とされないからである。本発明装置は、より
低い埋め込み層対基板の容量を与える。なぜならば、別
個のウエル分離島状部は必要とされないからである。
【0033】図16は、製造シーケンスにおける次のス
テップを示しており、その場合、酸化物層56を付着形
成し、且つマスクしてその中にコンタクト孔を形成す
る。金属を本装置の表面上に付着形成し、マスクし且つ
選択した領域からエッチングして、図1に示した装置を
形成する。装置性能 以下の表1は、本発明の一実施例に基づいて製造された
装置の電気的パラメータを要約したものである。表1
は、重要なCMOS及びバイポーラトランジスタの目標
値を示している。
【0034】 図17は、本発明の一実施例に基づいて製造したバイポ
ーラトランジスタに対する典型的なI−Vce曲線を
示している。図17は、本装置が高い早期電圧(10V
乃至30Vのオーダー)を有していることを示してい
る。この高い早期電圧が得られるのは、ベース幅が小さ
いにも拘らず全ベース電荷が高いためであると考えられ
る。図18及び19は、それぞれ、0.1V及び5Vの
ドレイン電圧に対する40/0.8(即ち、幅=40ミ
クロン、長さ=0.8ミクロン)PMOS及びNMOS
トランジスタに対するサブスレッシュホールド勾配を示
している。該トランジスタは、60よりも良好なオフ対
オン電流比を有しており、Vds=±5Vの場合、洩れ
電流はnAの範囲である。
【0035】以下の表2は、本発明の一実施例に基づい
て製造した負荷付き及び負荷なしのCMOS、BiCM
OS及びECL装置に対するシミュレートしたゲート遅
延である。図20は、表2に示したデータを得るために
使用したBiCMOSリングセルを示している。表2
は、本発明に基づいて製造した装置は、典型的な従来の
CMOSリングと比較して、高性能のCMOSリングを
与えることを示している。
【0036】 以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明し
たが、本発明は、これら具体例にのみ限定されるべきも
のではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに
種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、上
述した実施例においては特定のP型及びN型の場合につ
いて説明したが、これらのP型及びN型を逆にすること
も可能である。更に、上述した実施例においては特定の
範囲のドーパント濃度について説明したが、これらのド
ーパント濃度は適用条件によって容易に変化することが
可能なものである。更に、上述した説明は主にBiCM
OS装置についてのものであるが、本発明の多くの特徴
は、バイポーラトランジスタ、MOSFET又は分離状
態にあるその他の装置を製造する場合に適用することが
可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に基づいて構成したBiC
MOS構成体の概略断面図。
【図2】 図1の装置において別個の横方向に離隔した
ウエルタップを設けた場合の構成を示した概略断面図。
【図3】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS装
置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した概
略断面図。
【図4】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS装
置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した概
略断面図。
【図5】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS装
置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した概
略断面図。
【図6】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS装
置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した概
略断面図。
【図7】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS装
置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した概
略断面図。
【図8】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS装
置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した概
略断面図。
【図9】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS装
置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した概
略断面図。
【図10】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS
装置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した
概略断面図。
【図11】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS
装置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した
概略断面図。
【図12】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS
装置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した
概略断面図。
【図13】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS
装置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した
概略断面図。
【図14】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS
装置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した
概略断面図。
【図15】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS
装置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した
概略断面図。
【図16】 本発明の一実施例に基づいてBiCMOS
装置を製造する過程の1ステップにおける状態を示した
概略断面図。
【図17】 本発明の一実施例に基づいて製造したバイ
ポーラトランジスタに対するI−Vce特性を示した
グラフ図。
【図18】 PMOSトランジスタに対するI−V
gs特性を示したグラフ図。
【図19】 NMOSトランジスタに対するI−V
gs特性を示したグラフ図。
【図20】 本発明の一実施例をテストする場合に使用
したBiCMOSリングセルを示した説明図。
【符号の説明】
2 バイポーラトランジスタ 4 NMOSトランジスタ 6 PMOSトランジスタ 8 CMOS構成 10 基板 11 エピタキシャル層 12,14 ウエル 16 埋め込み層 18 ベース 32 ウエルタップ 54 シリサイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビダ イルデレーム アメリカ合衆国, ワシントン 98374, ピューヤラップ, トゥエンティーファ ースト ストリート サウスイースト 3703 (72)発明者 スティーブン マーク レイビガー アメリカ合衆国, ワシントン 98338, グラハム, ナインティーナインス ア ベニュー イースト 25701

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一導電型のチャンネル領域と前記第一
    導電型のドープしたウエル領域内に形成されており上表
    面を具備するソース及びドレイン領域を有する基板にお
    いて、前記チャンネル領域が酸化物層によってドープし
    たポリシリコンゲートから離隔されており、前記ポリシ
    リコンゲートは少なくとも一つの側壁表面と上表面とを
    有しており、前記ソースとドレインとゲートとが第一電
    界効果装置を画定し、前記ソース及びドレイン領域の少
    なくとも一方が上表面と側壁表面とを持った第一導電型
    の第一のドープしたポリシリコン領域によって被覆され
    ており、前記電界効果装置に対してウエルタップとソー
    ス/ドレインコンタクトとを形成する方法において、前
    記ソース及びドレイン領域の前記一方と前記第一ポリシ
    リコン領域の少なくとも一部とに隣接して前記基板内に
    第一導電型の接続領域を形成し、前記接続領域が前記ウ
    エル領域と前記第一のドープしたポリシリコン領域との
    間に実質的に導電性の経路の一部を与えて前記第一ポリ
    シリコン領域をウエルタップとして形成し、前記第一ポ
    リシリコン領域の少なくとも前記上表面及び少なくとも
    側壁表面及び前記ソース及びドレイン領域の前記一方の
    少なくとも前記上表面の一部の上に金属シリサイド層を
    形成し、前記シリサイド層が前記ソース及びドレイン領
    域の前記一方と前記第一ポリシリコン領域との間に実質
    的に導電性の経路を形成して前記第一ポリシリコン領域
    を前記ソース及びドレイン領域の前記一方に対するコン
    タクトとして形成することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記ソース及びドレ
    イン領域の前記一方が前記第一導電型と異なる第二導電
    型であることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記第一ポリシリコ
    ン領域が、第二電界効果装置のソース及びドレインの一
    方とコンタクトし、前記ソース及びドレイン領域の前記
    一方が第一導電型を有しており、前記金属シリサイド層
    を形成するステップが、更に、前記第二電界効果装置の
    前記ソース及びドレイン領域の前記一方の上表面の少な
    くとも一部の上に金属シリサイドを形成することを特徴
    とする方法。
  4. 【請求項4】 請求項1において、更に、前記ゲートの
    少なくとも側壁上に選択的に酸化物を設けることを特徴
    とする方法。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記酸化物を設ける
    ステップが、前記基板の少なくとも一部を酸化物でコー
    ティングし、前記酸化物コーティングの一部をエッチン
    グして前記ゲートの少なくとも第一側壁上に少なくとも
    スペーサ酸化物層を残存させ、少なくとも前記第一ゲー
    ト側壁酸化物層をマスキングし、マスクされていない酸
    化物を除去するためにエッチングする、ことを特徴とす
    る方法。
  6. 【請求項6】 請求項4において、前記金属シリサイド
    層が、前記第一のドープしたポリシリコン領域の側壁か
    ら、実質的に前記ゲートの少なくとも一方の側壁上の前
    記酸化物に達するまで延在することを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 請求項1において、前記金属シリサイド
    層を形成するステップが、少なくとも前記第一ポリシリ
    コン領域の上表面及び側壁及び前記ソース及びドレイン
    領域の前記一方の上表面の少なくとも一部を耐火性金属
    でコーティングし、前記第一ポリシリコン領域及び前記
    ソース及びドレイン領域の前記一方と隣接する前記耐火
    性金属の少なくとも一部を前記ポリシリコン及び前記基
    板の一部と反応させ、前記耐火性金属の未反応部分を除
    去することを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】 請求項7において、前記除去ステップ
    が、前記耐火性金属を、H及びNHOHから構
    成されるグループから選択した物質と接触させることを
    特徴とする方法。
  9. 【請求項9】 電界効果装置用の合体したウエルタップ
    及びソース/ドレインコンタクトを形成する方法におい
    て、第一導電型を有する少なくとも第一分離ウエルを有
    する基板を設け、前記基板内にドープしたソース及びド
    レイン領域を形成すると共にチャンネル領域を形成し、
    尚前記ソース及びドレイン領域は前記第一導電型と異な
    る第二導電型を有しており、前記基板の一部に隣接して
    ゲート酸化物層を設け、前記基板の少なくとも一部上に
    ポリシリコン層を形成し、前記ポリシリコンの第一領域
    をドープして前記ゲート酸化物層に隣接してゲートを形
    成し、尚前記ソースとゲートとドレインとは第一電界効
    果装置を画定し、前記ポリシリコン層の第二領域をドー
    プして前記第二領域に第一導電型を与え、前記ポリシリ
    コン層の一部を選択的にエッチングして前記第一及び第
    二ポリシリコン領域の間に空間を画定して前記基板の第
    一領域を露出させ、尚前記基板の前記第一領域は前記ソ
    ース及びドレイン領域の一方の上表面であり、前記第二
    ポリシリコン領域からドーピング物質を前記基板内に拡
    散させて拡散領域を形成し、尚前記拡散領域は前記第二
    ポリシリコン領域と前記分離ウエルとの間に実質的に導
    電性の経路の一部を与えて前記第二ポリシリコン領域を
    ウエルタップとして構成し、前記第二ポリシリコン領域
    及び前記第一基板領域の前記上表面及び側壁表面の少な
    くとも一部を金属シリサイドでコーティングし、尚前記
    金属シリサイドは前記第二ポリシリコン領域と前記ソー
    ス及びドレイン領域の前記一方との間において実質的に
    導電性の経路を形成して前記第二ポリシリコン領域を前
    記ソース及びドレイン領域の前記一方に対するコンタク
    トとして構成する、上記各ステップを有することを特徴
    とする方法。
  10. 【請求項10】 請求項9において、前記第二領域が第
    二電界効果トランジスタのソース及びドレインの一方と
    コンタクトし、前記第二電界効果装置の前記ソース及び
    ドレインの前記一方が前記第一導電型を有しており、前
    記コーティングステップが、更に、前記第二電界効果装
    置の前記ソース及びドレイン領域の前記一方の上表面の
    少なくとも一部を金属シリサイドでコーティングするこ
    とを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 電界効果トランジスタ構成体におい
    て、上表面を具備するソース及びドレイン領域を持った
    基板が設けられており、前記ソース及びドレイン領域の
    少なくとも一部を実質的に取巻く前記基板のウエル領域
    が設けられており、前記ウエル領域は第一導電型を有し
    ており、前記ソース及びドレイン領域に隣接してチャン
    ネル領域が設けられており、前記チャンネル領域の少な
    くとも一部に隣接して前記基板の表面上にゲート酸化物
    層が形成されており、前記酸化物層の上にポリシリコン
    ゲートが形成されており、前記ゲートは上表面及び少な
    くとも一つの側壁を有しており、前記ソース及びドレイ
    ン領域及び前記ゲートは第一電界効果装置を画定してお
    り、第一導電型の第一ポリシリコン領域が前記ソース及
    びドレイン領域の少なくとも一方の上表面と少なくとも
    部分的に隣接しており、前記第一ポリシリコン領域は上
    表面及び側壁表面を有しており、前記ソース及びドレイ
    ン領域の少なくとも一部に隣接すると共に前記第一ポリ
    シリコン領域の少なくとも一部に隣接して接続領域が前
    記第一導電型の基板内に形成されており、前記接続領域
    は前記第一ポリシリコン領域と前記ウエル領域との間に
    実質的に導電性の経路の少なくとも一部を与えて前記第
    一ポリシリコン領域をウエルタップとして構成してお
    り、前記第一ポリシリコン領域の少なくとも前記上表面
    及び少なくとも一つの側壁表面及び前記ソース及びドレ
    イン領域の前記一方の前記上表面の少なくとも一部に金
    属シリサイドが実質的にコーティングしており、前記金
    属シリサイドが前記ソース及びドレイン領域の前記一方
    と前記第一ポリシリコン領域との間に実質的に導電性の
    経路を与えて前記第一ポリシリコン領域を前記ソース及
    びドレイン領域の前記一方に対するコンタクトとして構
    成していることを特徴とする構成体。
  12. 【請求項12】 請求項11において、更に、前記ゲー
    トの前記側壁上に酸化物スペーサが設けられていること
    を特徴とする構成体。
  13. 【請求項13】 請求項12において、前記金属シリサ
    イド層が、前記第一ポリシリコン領域の前記側壁から実
    質的に前記ゲートの前記側壁上の前記酸化物に至るまで
    延在していることを特徴とする構成体。
  14. 【請求項14】 請求項13において、前記ソース及び
    ドレイン領域の前記一方が前記第一導電型と異なる第二
    導電型を有することを特徴とする構成体。
  15. 【請求項15】 請求項14において、更に、ソース及
    びドレイン領域を持った第二電界効果トランジスタが設
    けられており、前記第一ポリシリコン領域の少なくとも
    一部が前記第二電界効果装置の前記ソース及びドレイン
    領域の一方に隣接しており、前記第二電界効果装置の前
    記ソース及びドレイン領域の前記一方が第一導電型を有
    しており、且つ前記金属シリサイドが、実質的に、前記
    第二電界効果装置の前記ソース及びドレイン領域の前記
    一方の上表面の少なくとも一部をコーティングしている
    ことを特徴とする構成体。
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