JPH07105455B2 - Method for manufacturing Bi-MIS semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing Bi-MIS semiconductor device

Info

Publication number
JPH07105455B2
JPH07105455B2 JP63202486A JP20248688A JPH07105455B2 JP H07105455 B2 JPH07105455 B2 JP H07105455B2 JP 63202486 A JP63202486 A JP 63202486A JP 20248688 A JP20248688 A JP 20248688A JP H07105455 B2 JPH07105455 B2 JP H07105455B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
mis
emitter
manufacturing
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63202486A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01132153A (en
Inventor
経則 山内
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP63202486A priority Critical patent/JPH07105455B2/en
Publication of JPH01132153A publication Critical patent/JPH01132153A/en
Publication of JPH07105455B2 publication Critical patent/JPH07105455B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8248Combination of bipolar and field-effect technology

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 バイポーラトランジスタとMIS FETを単一のシリコン基
板上に形成するBi−MIS半導体装置の製造方法に関し、 バイポーラトランジスタ部の電流増幅率が大きくBi−MI
S半導体装置として高速特性の優れたBi−MIS半導体装置
を簡単なる製造工程で製作可能とすることを目的とし、 その製造方法は、バイポーラトランジスタ部のエミッタ
層とMIS FETのゲート電極は同一のヘテロ成長材料、例
えば炭化シリコン、或いはマイクロクリスタリンシリコ
ン等を用いて同時に成長を行い、形成することにより構
成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a method for manufacturing a Bi-MIS semiconductor device in which a bipolar transistor and a MIS FET are formed on a single silicon substrate.
The purpose is to make it possible to manufacture a Bi-MIS semiconductor device with excellent high-speed characteristics as an S semiconductor device by a simple manufacturing process.The manufacturing method is that the emitter layer of the bipolar transistor part and the gate electrode of the MIS FET are the same A growth material, for example, silicon carbide, microcrystalline silicon, or the like is used for simultaneous growth and formation.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、バイポーラトランジスタとMIS FETを単一の
シリコン基板上に形成せるBi−MIS半導体装置の製造方
法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a Bi-MIS semiconductor device in which a bipolar transistor and a MIS FET are formed on a single silicon substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

Bi−MIS半導体装置の構造では、シリコン基板上にバイ
ポーラトランジスタと酸化シリコン膜のゲート絶縁膜を
用いたMOS FETを形成したBi−MOS半導体装置は良く知ら
れている。従来の技術によるBi−MOS半導体装置の構造
とその製造方法の一例を第5図を参照して説明する。
As a structure of a Bi-MIS semiconductor device, a Bi-MOS semiconductor device in which a MOS transistor using a bipolar transistor and a gate insulating film of a silicon oxide film is formed on a silicon substrate is well known. An example of a structure of a Bi-MOS semiconductor device and a manufacturing method thereof according to a conventional technique will be described with reference to FIG.

図において1はp型のシリコン基板であり、トランジス
タ形成領域に選択的にn+型押込み層2を形成し、更にn
型エピタキシャル層3を積層する。基板の表面に熱酸化
シリコン膜、次いで窒化シリコン膜(図示せず)を積層
し、トランジスタ形成領域上を除いて窒化シリコン膜を
除去する。レジスト膜を用いたマスクを選択的に形成し
てボロン(B)、砒素(As)によるイオン注入を順次行
いp+型素子分離領域4、コレクタ引出し層10をそれぞれ
形成する。
In the figure, reference numeral 1 is a p-type silicon substrate, and an n + -type indentation layer 2 is selectively formed in a transistor formation region.
The type epitaxial layer 3 is laminated. A thermal silicon oxide film and then a silicon nitride film (not shown) are laminated on the surface of the substrate, and the silicon nitride film is removed except on the transistor formation region. A mask using a resist film is selectively formed, and ions of boron (B) and arsenic (As) are sequentially implanted to form the p + type element isolation region 4 and the collector extraction layer 10.

LOCOS熱酸化法により素子分離領域上には厚いフィール
ド酸化膜9を形成した後、基板上の酸化シリコン酸、窒
化シリコン酸を一旦除去し、トランジスタ形成領域のシ
リコンを露出させる。図において5はnpn型バイポーラ
トランジスタを形成する領域、6はp型MOS FETを形成
する領域を示す。
After forming a thick field oxide film 9 on the element isolation region by the LOCOS thermal oxidation method, silicon oxide and silicon nitride on the substrate are once removed to expose silicon in the transistor formation region. In the figure, 5 is a region for forming an npn type bipolar transistor, and 6 is a region for forming a p type MOS FET.

トランジスタ形成領域5、6上に新たに薄い熱酸化膜16
を形成し、ベース層7の形成領域のみ開口せるレジスト
マスク(図示せず)を用いてボロンのイオン注入により
p型ベース層7を形成する。次いで、エミッタ層形成領
域のシリコン基板を露出せしめ、基板上全面にポリシリ
コンを積層した後、エミッタ電極21、ゲート電極17を除
いてポリシリコンを除去する。
A new thin thermal oxide film 16 is formed on the transistor formation regions 5 and 6.
And a p-type base layer 7 is formed by ion implantation of boron using a resist mask (not shown) that opens only the formation region of the base layer 7. Next, the silicon substrate in the emitter layer formation region is exposed, polysilicon is laminated on the entire surface of the substrate, and then the polysilicon is removed except the emitter electrode 21 and the gate electrode 17.

ソース、ドレイン領域を開口せるレジスト膜をマスクと
して再度ボロンのイオン注入によりソース領域14、ドレ
イン領域15を形成する。この際先に形成せるゲート電極
17が上記イオン注入に対してマスクの機能を果たしMOS
FET部のチャネル領域がセルフアラインに形成される。
The source region 14 and the drain region 15 are formed again by ion implantation of boron using a resist film that opens the source and drain regions as a mask. At this time, the gate electrode to be formed first
17 acts as a mask for the above ion implantation and MOS
The channel region of the FET section is formed in self alignment.

次いで、エミッタ電極21以外の領域をレジスト膜でマス
クして、エミッタ電極に砒素(As)または燐(P)のイ
オン注入を行う。更に980℃の熱処理によりn型にドー
プされたポリシリコン材料のエミッタ電極21より熱拡散
によりn型エミッタ層8を形成する。
Then, regions other than the emitter electrode 21 are masked with a resist film, and arsenic (As) or phosphorus (P) ions are implanted into the emitter electrode. Further, by heat treatment at 980 ° C., an n-type emitter layer 8 is formed by thermal diffusion from an emitter electrode 21 made of an n-type doped polysilicon material.

基板上全面に絶縁膜23(例えば酸化膜、PSG膜等)を成
長させた後、絶縁膜に各電極コンタクト部開口してAl等
の金属膜を積層させ、パターンニングすることによりコ
レクタ電極11、エミッタ配線12、ベース電極13、ソース
電極19、ドレイン電極20、ゲート配線25が形成される。
After growing an insulating film 23 (for example, an oxide film, a PSG film or the like) on the entire surface of the substrate, a metal film of Al or the like is laminated on the insulating film by opening each electrode contact portion, and patterned to form a collector electrode 11, An emitter wiring 12, a base electrode 13, a source electrode 19, a drain electrode 20, and a gate wiring 25 are formed.

上記Bi−MOSの構造及び製造方法は単に一例であり、第
5図は簡略化した構造であり、上記工程も主要工程のみ
を示す。特にエミッタ層8の形成方法は高速バイポーラ
トランジスタを形成するため適用されているドープドポ
リシリコンによるエミッタ形成方法を用いた。その他に
多くの異なった構造が用いられる。例えば、nチャネル
MOS FETも同一基板上に形成するBi−CMOS構造ではpウ
エルの形成が必要であり、またフィールド酸化膜の下に
は通常チャネルカットが形成される。バイポーラトラン
ジスタのエミッタ層8の形成は通常直接シリコン基板に
イオン注入する方法が適用されるが構造の微細化に伴っ
て先に説明せるドープドポリシリコンを用いたエミッタ
形成法がエミッタ領域の精確なる制御が可能である。
The structure and manufacturing method of the Bi-MOS described above are merely examples, and FIG. 5 shows a simplified structure, and the above-mentioned steps show only main steps. In particular, the method for forming the emitter layer 8 was the method for forming an emitter using doped polysilicon that is applied to form a high speed bipolar transistor. Many other different structures are used. For example, n channel
In the Bi-CMOS structure in which the MOS FET is also formed on the same substrate, it is necessary to form a p well, and a channel cut is usually formed under the field oxide film. For the formation of the emitter layer 8 of the bipolar transistor, a method of directly ion-implanting into a silicon substrate is usually applied, but the emitter formation method using doped polysilicon, which is explained above with the miniaturization of the structure, is accurate in the emitter region. It can be controlled.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

Bi−MIS半導体装置において高速動作を要求されるに伴
ってこれに対応するためバイポーラトランジスタ部のト
ランジション周波数ftを高くしhFEを大きくすると共
に、一方MIS FET部ではその遮断周波数fcを高くする為
にゲート長Lを益々短くすることが要求される。
In order to respond to the demand for high-speed operation in Bi-MIS semiconductor devices, the transition frequency f t of the bipolar transistor section is increased to increase h FE , while the cut-off frequency f c of the MIS FET section is increased. Therefore, the gate length L is required to be further shortened.

従来の技術で述べたバイポーラトランジスタのエミッタ
をポリシリコンを用いて形成するポリシリコンエミッタ
構造は、シリコン基板に直接Asイオンを注入してエミッ
タを形成する方法よりもエミッタとベース間のpn接合部
の形成をより精確に制御することが可能である。然しこ
の方法でもエミッタ電極のポリシリコンにイオン注入
後、950℃以上の熱処理を必要とする。この熱処理工程
で先に形成されているMIS FETのソース、ドレインの高
濃度(1×1019/cm3〜1×1020/cm3)不純物領域が横方
向に拡散してゲート長の正確なる制御が困難とし、パン
チスルー等の欠陥を発生しやすくなる。一方、エミッタ
領域を形成した後にソース、ドレイン領域を形成する
と、その熱処理によりエミッタ領域の深さが変動してft
精度の高い設定が出来なくなる。
The polysilicon emitter structure, which uses the polysilicon to form the emitter of the bipolar transistor described in the prior art, has a better pn junction between the emitter and the base than the method of implanting As ions directly into the silicon substrate to form the emitter. It is possible to control the formation more precisely. However, this method also requires heat treatment at 950 ° C. or higher after ion implantation into the polysilicon of the emitter electrode. The high-concentration (1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 10 20 / cm 3 ) impurity regions of the source and drain of the MIS FET previously formed by this heat treatment process are laterally diffused to make the gate length accurate. Control becomes difficult, and defects such as punch-through are likely to occur. On the other hand, the source after the formation of the emitter region and a drain region, and vary the depth of the emitter region by the heat treatment f t
Highly accurate settings cannot be made.

バイポーラトランジスタのトランジション周波数ftを高
くし、電流増幅率hFEを大きくするために別の手段とし
てシリコン基板とヘテロ接合するバンドギャップの大き
い材料でエミッタを形成するワイドギャップエミッタト
ランジスタ構造が知られている。
As another means for increasing the transition frequency f t of the bipolar transistor and increasing the current amplification factor h FE , a wide-gap emitter transistor structure in which an emitter is formed of a material with a large band gap that heterojunctions with a silicon substrate is known. There is.

最近炭化シリコンSiCの成長は、従来の1300℃という高
温より1000℃以下で800℃近く迄低下させる技術が開発
されている。本発明はこの技術をBi−MISの製造工程に
適用することにより高速度特性の優れたBi−MISを簡単
なる整合工程にて可能とする製造方法を提供することを
目的とする。
Recently, a technique has been developed for reducing the growth of silicon carbide SiC from a high temperature of 1300 ° C in the past to a temperature of 1000 ° C or lower to nearly 800 ° C. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method which enables Bi-MIS having excellent high speed characteristics in a simple matching process by applying this technique to the manufacturing process of Bi-MIS.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記の目的は、Bi−MIS半導体装置のバイポーラトラン
ジスタ部のエミッタ層の形成とMIS FETのゲート電極の
形成に同一のヘテロ成長材料、例えば炭化シリコン、或
いはマイクロクリスタリンシリコン等を用い、且つ同時
に成長を行う方法により達成される。
The above-mentioned object is to use the same hetero-growth material such as silicon carbide or microcrystalline silicon for the formation of the emitter layer of the bipolar transistor part of the Bi-MIS semiconductor device and the gate electrode of the MIS FET, and to grow them at the same time. It is achieved by the method of doing.

〔作 用〕[Work]

シリコンとヘテロ接合する材料で炭化シリコン(β−Si
C)はバンドギャップ値、Eg=2.2eVであり、またマイク
ロクリスタリンシリコン(μc−Si:H)は、Eg=1.5〜
1.9eVであり、いずれもシリコンのEg=1.08eVに比して
著しく大きい。このような材料をバイポーラトランジス
タのエミッタに使用する結果、特にベースの不純物濃度
を低く抑えなくてもエミッタの注入効率を上げることが
出来るのでhFEの改善が容易である。しかも、炭化シリ
コンは高不純物濃度でドープされたβ−SiCを800℃に近
い温度でシリコン基板上にエピタキシャル成長が可能で
あり、従来の950℃以上でドープドポリシリコンよりの
不純物の熱拡散が不要となり、従来の高温拡散を行った
場合に生ずるMIS FET部のソース、ドレイン領域の横方
向の拡散を防止できるので、高速のBi−MIS半導体装置
が容易に製作可能である。更に、マイクロクリスタリン
シリコンは240〜450℃の極めて低い温度で成長できるの
で同様の効果が得られる。このように本発明ではエミッ
タ領域の形成が950℃よりも低い温度で可能なためその
形成工程がソース、ドレイン領域に悪影響を与えること
がない。更に本発明のワイドギャップエミッタ構造のバ
イポーラトランジスタでは、ベース領域の不純物濃度を
高くすることができるのでベース抵抗が小さくなってft
を高くすることが出来る。またエミッタ領域をβ−SiC
等で形成した後にソース、ドレイン領域形成のための熱
処理を施してもベース幅が変動することはない。
A material that forms a heterojunction with silicon.
C) has a bandgap value, Eg = 2.2 eV, and microcrystalline silicon (μc-Si: H) has Eg = 1.5-
1.9 eV, which is significantly higher than the Eg of silicon, 1.08 eV. As a result of using such a material for the emitter of the bipolar transistor, h FE can be easily improved because the injection efficiency of the emitter can be increased without particularly lowering the impurity concentration of the base. In addition, silicon carbide allows β-SiC doped with a high impurity concentration to be epitaxially grown on a silicon substrate at a temperature close to 800 ° C, and does not require thermal diffusion of impurities from the conventional doped polysilicon at 950 ° C or higher. Therefore, the lateral diffusion of the source and drain regions of the MIS FET portion which occurs when the conventional high temperature diffusion is performed can be prevented, so that a high-speed Bi-MIS semiconductor device can be easily manufactured. Further, since microcrystalline silicon can be grown at an extremely low temperature of 240 to 450 ° C, a similar effect can be obtained. As described above, according to the present invention, since the emitter region can be formed at a temperature lower than 950 ° C., the forming process does not adversely affect the source and drain regions. Furthermore, in the wide-gap-emitter-structure bipolar transistor of the present invention, the impurity concentration in the base region can be increased, so that the base resistance decreases and f t
Can be raised. In addition, the emitter region is β-SiC
The base width does not change even if a heat treatment for forming the source and drain regions is performed after the formation.

〔実 施 例〕〔Example〕

本発明による製造方法を第1図〜第4図を用いて詳細説
明する。第1図は本発明の製造方法を適用せるBi−MIS
半導体装置の完成時の断面図を示し、第2図〜第4図は
その工程途中の断面図を示す。第2図までの工程は、従
来の技術の項で説明せる方法と特に変わりはない。以後
参照符合で同一番号は第5図と同一の構成部分を示す。
The manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a Bi-MIS to which the manufacturing method of the present invention can be applied.
A cross-sectional view of a completed semiconductor device is shown, and FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views during the process. The process up to FIG. 2 is not particularly different from the method described in the section of the conventional art. Hereinafter, the same reference numerals denote the same components as those in FIG.

第2図でシリコン(100)基板のバイポーラトランジス
タ形成領域5ではベース層7、コレクタ引出し層10が形
成された状態を示している。バイポーラトランジスタと
MIS FETの形成領域5、6のシリコン基板を洗浄露出さ
せた後、改めて表面に薄い(約300Å)熱酸化膜16を成
長させる。この状態を第2図に示す。
FIG. 2 shows a state in which the base layer 7 and the collector extraction layer 10 are formed in the bipolar transistor formation region 5 of the silicon (100) substrate. With bipolar transistors
After the silicon substrates in the MIS FET formation regions 5 and 6 are washed and exposed, a thin (about 300 Å) thermal oxide film 16 is grown again on the surface. This state is shown in FIG.

ベース領域7内のエミッタ形成領域30上の上記酸化膜16
をパターンニングにより除去する。次いで基板の全面に
n型のβ−SiCをエピタキシャル成長を行う。レジスト
膜によるホトリソグラフィ法によりエミッタ26とゲート
電極27を残して、n型β−SiC層をCF4ガスを用いたRIE
法により除去する。これによりエミッタ26とゲート電極
27が形成される。この状態を第3図に示す。
The oxide film 16 on the emitter formation region 30 in the base region 7
Are removed by patterning. Then, n-type β-SiC is epitaxially grown on the entire surface of the substrate. RIE using CF 4 gas for the n-type β-SiC layer, leaving the emitter 26 and gate electrode 27 by photolithography using a resist film.
Remove by method. This allows the emitter 26 and the gate electrode
27 is formed. This state is shown in FIG.

β−SiCの成長には下記資料が公表されている。The following materials have been published for the growth of β-SiC.

“Si Heterojunction Bipolar Transistors with Singl
e−Crystal β−SiC Emitters"T.Sugii,T.Ito:J.of the
Electrochemical Society,Vol.134,No.10,0ct.1987 “B−SiC/Si Heterojunction Bipolar Transistors wi
th High Current Gain"T.Sugii etal:IEEE Electron De
vice Letters,Vol.9,No.2,Feb.1988 “Low−Temperature Heteroepitaxy of β−SiC on Si
(111)Substrates"T.Eshita etal:'88 MRS Spring Mee
ting of Heteroepitaxy on Silicon 本発明ではC2H2、SiHCl3、H2ガスを用い基板を約800℃
に加熱してエピ成長を行った。又不純物のドーピングは
PH3をドーパントガスとして混入することにより行う。
ドーパントガスとしてはAsH3も使用可能である。実施例
では不純物の濃度は1×1020/cm3を用いた。β−SiCを
成長させた後イオン注入により不純物を導入する方法
は、注入後のアニーリング工程が必要で、エミッタ層と
ベース層7の境界での不純物の拡散が起こるので、本実
施例の如く特別のアニーリング工程を不要とする方法が
適している。
“Si Heterojunction Bipolar Transistors with Singl
e-Crystal β-SiC Emitters "T. Sugii, T. Ito: J. of the
Electrochemical Society, Vol.134, No.10, 0ct.1987 “B-SiC / Si Heterojunction Bipolar Transistors wi
th High Current Gain "T. Sugii et al: IEEE Electron De
vice Letters, Vol.9, No.2, Feb.1988 “Low-Temperature Heteroepitaxy of β−SiC on Si
(111) Substrates "T. Eshita et al: '88 MRS Spring Mee
ting of Heteroepitaxy on Silicon In the present invention, C 2 H 2 , SiHCl 3 , and H 2 gas are used to heat the substrate at about 800 ° C.
It was heated to and epitaxial growth was performed. Also, the doping of impurities
This is performed by mixing PH 3 as a dopant gas.
AsH 3 can also be used as the dopant gas. In the examples, the impurity concentration used was 1 × 10 20 / cm 3 . The method of implanting impurities by ion implantation after growing β-SiC requires an annealing step after implantation, and diffusion of impurities occurs at the boundary between the emitter layer and the base layer 7. A method that does not require the annealing step of is suitable.

次いで、第4図に示す如くMIS FET部のソース領域14と
ドレイン領域15上を開口し、他の領域をレジスト膜28で
カバーしてボロンのイオン注入を行いソース領域14とド
レイン領域15を形成する。ソース及びドレイン領域の不
純物濃度は1×1019/cm3とする。
Next, as shown in FIG. 4, the source region 14 and the drain region 15 of the MIS FET are opened, the other region is covered with a resist film 28, and boron ions are implanted to form the source region 14 and the drain region 15. To do. The impurity concentration of the source and drain regions is 1 × 10 19 / cm 3 .

更に、第1図に示す如く全面に絶縁膜23としてBPSG膜を
気相成長させる。BPSG膜はPSG膜よりもアニーリング温
度が低く850℃でアニーリング可能である。このアニー
リング工程によりソースとドレイン領域の不純物の活性
化、及びBPSG膜のリフローを同時に完了することが出来
る。この場合アニータング温度が従来技術で述べたポリ
シリコンエミッタ法によるアニーリング温度より100℃
近く低温であるのでバイポーラトランジスタのベース幅
を変動させるようなことはない。
Further, as shown in FIG. 1, a BPSG film is vapor-grown as the insulating film 23 on the entire surface. The BPSG film has a lower annealing temperature than the PSG film and can be annealed at 850 ° C. By this annealing process, activation of impurities in the source and drain regions and reflow of the BPSG film can be completed at the same time. In this case, the annealing temperature is 100 ° C higher than the annealing temperature by the polysilicon emitter method described in the prior art.
Since the temperature is near low, the base width of the bipolar transistor is not changed.

更に、全面にレジスト膜を形成しホトリソグラフィ法に
よりコンタクト形成部を開口する。コンタクト孔内のBP
SG膜をエッチング除去した後、Al等の金属配線層を積層
し、パターンニングすることによりコレクタ電極11、エ
ミッタ配線12、ベース電極13、ソース電極19、ドレイン
電極20、ゲート配線25が形成され、第1図のBi−MIS半
導体装置が完成する。
Further, a resist film is formed on the entire surface and a contact formation portion is opened by photolithography. BP in the contact hole
After etching away the SG film, a metal wiring layer such as Al is laminated and patterned to form a collector electrode 11, an emitter wiring 12, a base electrode 13, a source electrode 19, a drain electrode 20, and a gate wiring 25. The Bi-MIS semiconductor device of FIG. 1 is completed.

上記の実施例はβ−SiCをシリコン(111)基板上にヘテ
ロ成長させる製造方法について述べた。バンドギャップ
値の大きい材料にはこの他に種々の材料の適用が検討さ
れている。先に述べたマイクロクリスタリンシリコン
(μc−Si:H)は極めて低温(240〜450℃)でヘテロ成
長可能になることが知られている。
The above examples describe a manufacturing method for hetero-growing β-SiC on a silicon (111) substrate. In addition to this, various materials are being studied for use as materials having a large band gap value. It is known that the microcrystalline silicon (μc-Si: H) described above can be hetero-grown at an extremely low temperature (240 to 450 ° C.).

例えば、下記の報告が発表されている。For example, the following report has been published.

“A High Current Gain Si HBT with A Hydrogenated M
icro−Crystalline Si emitter"H.Fujioka etal:IEDM,1
987 “Micro−Crystalline Heterto−Emitter with High In
jection Efficiency for Si HBT"K.Sasaki etal:IEMD 1
987 上記μc−Si:Hを使用する場合はエミッタ、ゲート電極
を形成した後に、イオン注入後の活性化アニール、或い
はBPSG膜の気相成長等の上記μc−Si:Hの成長温度より
高い処理を行うことは出来ない。従って、μc−Si:Hを
用いるときは、第2図のベース領域7を形成する際に同
時にMIS FET部のソース領域14、ドレイン領域15にもイ
オン注入を行い(点線14,15で示す)アニーリング処理
済ませてソースとドレイン領域の形成を完了しておくこ
とが必要である。μc−Si:Hによるエミッタとゲート電
極形成後に積層する絶縁膜23の成長はプラズマCVD法、
或いは光CVD法等により低温処理にて行う。
“A High Current Gain Si HBT with A Hydrogenated M
icro-Crystalline Si emitter "H. Fujioka et al: IEDM, 1
987 “Micro-Crystalline Heterto-Emitter with High In
jection Efficiency for Si HBT "K.Sasaki etal: IEMD 1
987 When using the above μc-Si: H, after forming the emitter and gate electrodes, activation annealing after ion implantation, or vapor phase growth of the BPSG film, etc. Can't do. Therefore, when μc-Si: H is used, when the base region 7 of FIG. 2 is formed, the source region 14 and the drain region 15 of the MIS FET portion are also ion-implanted (shown by dotted lines 14 and 15). It is necessary to complete the formation of the source and drain regions by completing the annealing process. The growth of the insulating film 23 laminated after forming the emitter and the gate electrode by μc-Si: H is performed by the plasma CVD method,
Alternatively, it is performed at a low temperature by a photo CVD method or the like.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

Bi−MIS半導体装置の製造方法として本発明によるシリ
コンとヘテロ接合する材料を用い、バイポーラトランジ
スタ部のエミッタ領域の形成とMIS FET部のゲート電極
を同時に形成することにより電流増幅率hFEが大で且つ
チャネル長の小なる高速特性の優れたBi−MISが簡単な
る工程で製造することが可能となる。
As a method of manufacturing a Bi-MIS semiconductor device, a material that heterojunctions with silicon according to the present invention is used, and by forming an emitter region of a bipolar transistor section and a gate electrode of a MIS FET section at the same time, a large current amplification factor h FE can be obtained. In addition, it becomes possible to manufacture a Bi-MIS having a short channel length and excellent high-speed characteristics in a simple process.

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

第1図は本発明によるBi−MIS半導体装置の一実施例の
完成時の断面図、 第2図〜第4図は第1図のBi−MISの工程途中の断面
図、 第5図は従来の技術によるbi−MIS半導体装置の完成時
の断面図を示す。 図において、1はp型シリコン基板、2はn型埋込み
層、3はn型エピタキシャル層、4はp+型素子分離領
域、5はバイポーラトランジスタ形成領域、6はMIS FE
Tの形成領域、7はベース層、8はエミッタ層、9はフ
ィールド酸化膜、10はコレクタ引出し層、11はコレクタ
電極、12はエミッタ配線、13はベース電極、14はソース
領域、15はドレイン領域、17,27はゲート電極、19はソ
ース電極、20はドレイン電極、21はエミッタ電極、23は
絶縁膜、25はゲート配線、26はエミッタ、28はレジスト
膜をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a Bi-MIS semiconductor device according to the present invention at the time of completion, FIGS. 2 to 4 are sectional views in the process of the Bi-MIS of FIG. 1, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a completed bi-MIS semiconductor device according to the above technology. In the figure, 1 is a p-type silicon substrate, 2 is an n-type buried layer, 3 is an n-type epitaxial layer, 4 is a p + type element isolation region, 5 is a bipolar transistor formation region, and 6 is MIS FE.
T formation region, 7 base layer, 8 emitter layer, 9 field oxide film, 10 collector extraction layer, 11 collector electrode, 12 emitter wiring, 13 base electrode, 14 source region, 15 drain Regions, 17 and 27 are gate electrodes, 19 is a source electrode, 20 is a drain electrode, 21 is an emitter electrode, 23 is an insulating film, 25 is a gate wiring, 26 is an emitter, and 28 is a resist film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73 29/78 H01L 29/72 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 29/73 29/78 H01L 29/72

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Bi−MIS半導体装置の製造工程として、バ
イポーラトランジスタのコレクタ領域とベース領域形成
迄の前工程と、MIS−FETのゲート電極形成以前の前工程
を終わったシリコン基板を用い、 MIS−FET部の該シリコン基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程、 バイポーラトランジスタ部のエミッタ形成領域の該シリ
コン基板を露出せしめる工程、 シリコンよりバンドギャップが大きくシリコンとヘテロ
接合する材料を該基板のバイポーラトランジスタ領域と
MIS−FET形成領域上に気相成長させる工程、 バイポーラトランジスタ部の該エミッタ形成領域上とMI
S−FETのチャネル領域上を残して上記ヘテロ接合材料を
除去してエミッタ層とゲート電極を形成する工程を含む
ことを特徴とするBi−MISの製造方法。
1. A method for manufacturing a Bi-MIS semiconductor device, comprising using a silicon substrate which has undergone a pre-process before forming a collector region and a base region of a bipolar transistor and a pre-process before forming a gate electrode of a MIS-FET. -A step of forming a gate insulating film on the silicon substrate of the FET part, a step of exposing the silicon substrate in the emitter formation region of the bipolar transistor part, a material having a band gap larger than that of silicon and forming a heterojunction with the silicon With transistor area
Vapor growth on the MIS-FET formation region, MI on the emitter formation region of the bipolar transistor section and MI
A method of manufacturing a Bi-MIS, comprising a step of removing the heterojunction material while leaving the channel region of the S-FET to form an emitter layer and a gate electrode.
【請求項2】前記シリコンとヘテロ接合する材料として
炭化シリコン、或いはマイクロクリスタリンシリコンを
用いることを特徴とする請求項(1)記載のBi−MIS半
導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a Bi-MIS semiconductor device according to claim 1, wherein silicon carbide or microcrystalline silicon is used as a material for forming a heterojunction with the silicon.
【請求項3】前記シリコンとヘテロ接合する材料として
炭化シリコンを用いる場合、MIS−FETのソース及びドレ
イン領域の形成は前記ゲート電極形成後、該ゲート電極
をマスクとしてセルフアラインにイオン注入法により形
成する工程を含むことを特徴とする請求項(2)記載の
Bi−MIS半導体装置の製造方法。
3. When silicon carbide is used as a material that forms a heterojunction with the silicon, the source and drain regions of the MIS-FET are formed by self-aligned ion implantation using the gate electrode as a mask after forming the gate electrode. The method according to claim 2, further comprising a step of
Manufacturing method of Bi-MIS semiconductor device.
【請求項4】前記イオン注入後、該炭化シリコンの成長
温度より低温度でアニーリングしてソース及びドレイン
領域を形成する工程を含むことを特徴とする請求項
(3)記載のBi−Mis半導体装置の製造方法。
4. The Bi-Mis semiconductor device according to claim 3, further comprising a step of annealing at a temperature lower than a growth temperature of the silicon carbide to form source and drain regions after the ion implantation. Manufacturing method.
【請求項5】前記シリコンとヘテロ接合する材料として
マイクロクリスタリンシリコンを用いる場合、MIS−FET
のソース及びドレイン領域の形成は前記ゲート電極形成
前に行う工程を含むことを特徴とする請求項(2)記載
のBi−MIS半導体装置の製造方法。
5. When MIS-FET is used as a material for forming a heterojunction with the silicon, microcrystalline silicon is used.
The method for manufacturing a Bi-MIS semiconductor device according to claim 2, wherein the formation of the source and drain regions of step 1 includes a step performed before the formation of the gate electrode.
JP63202486A 1987-08-19 1988-08-12 Method for manufacturing Bi-MIS semiconductor device Expired - Lifetime JPH07105455B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63202486A JPH07105455B2 (en) 1987-08-19 1988-08-12 Method for manufacturing Bi-MIS semiconductor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20398487 1987-08-19
JP62-203984 1987-08-19
JP63202486A JPH07105455B2 (en) 1987-08-19 1988-08-12 Method for manufacturing Bi-MIS semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01132153A JPH01132153A (en) 1989-05-24
JPH07105455B2 true JPH07105455B2 (en) 1995-11-13

Family

ID=26513419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63202486A Expired - Lifetime JPH07105455B2 (en) 1987-08-19 1988-08-12 Method for manufacturing Bi-MIS semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07105455B2 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3676781D1 (en) * 1985-09-13 1991-02-14 Siemens Ag INTEGRATED BIPOLAR AND COMPLEMENTARY MOS TRANSISTORS ON A CIRCUIT CONTAINING A COMMON SUBSTRATE AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION.

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01132153A (en) 1989-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5424572A (en) Spacer formation in a semiconductor structure
US5356821A (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
US4980303A (en) Manufacturing method of a Bi-MIS semiconductor device
US4357622A (en) Complementary transistor structure
KR0139805B1 (en) Method of making single polysilicon self-aligned transistor
JPH1041400A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH09186172A (en) Integrated electronic device
JPH09504411A (en) Self-aligned CMOS process
JPH05160353A (en) Self-alignment type planer monolithic integrated circuit vertical type transistor process
US5045483A (en) Self-aligned silicided base bipolar transistor and resistor and method of fabrication
JPS63292674A (en) Vertical bipolar transistor and manufacture of the same
US4755487A (en) Method for making bipolar transistors using rapid thermal annealing
JP2672199B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3033155B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
EP0378164A2 (en) Bipolar transistor and method of manufacturing the same
JPH07105455B2 (en) Method for manufacturing Bi-MIS semiconductor device
JP2697631B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3077638B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100296707B1 (en) Bipolar transistor and method for fabricating the same
JPS5984469A (en) Manufacture of semiconductor device
KR920005126B1 (en) Manufacturing method of self-aligned bi-cmos
JP3189722B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same
JPH09275154A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPH05235009A (en) Manufacture of semiconductor integrated circuit device
JPH05308077A (en) Bipolar semiconductor device and manufacture thereof