JPH07335774A - Bimos semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Bimos semiconductor device and its manufacture

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JPH07335774A
JPH07335774A JP6145671A JP14567194A JPH07335774A JP H07335774 A JPH07335774 A JP H07335774A JP 6145671 A JP6145671 A JP 6145671A JP 14567194 A JP14567194 A JP 14567194A JP H07335774 A JPH07335774 A JP H07335774A
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JP
Japan
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layer
emitter
wiring
semiconductor layer
polycrystalline
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JP6145671A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Okamoto
裕 岡本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To lower production costs without lowing current driving capability of a bipolar transistor section and regardless of having a high resistance region in a MOS transistor section. CONSTITUTION:A part of an emitter of a bipolar transistor 62 and wiring of a high resistance load SRAM 61 are formed by a polycrystallineSi layer 53 of the same layer. In a portion to be a resistance element of the wiring of the high resistance load SRAM 61, an SiO2 layer 65 is formed in a portion in the direction of thickness, thus forming a thinner polycrystalline Si layer 53a. Thus, a smaller number of manufacture processes and hence lower production costs than in the case of forming separate polycrystal Si layers may be realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願の発明は、バイポーラトラン
ジスタ部とMOSトランジスタ部とを含むBiMOS半
導体装置及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a BiMOS semiconductor device including a bipolar transistor portion and a MOS transistor portion, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、高抵抗負荷型SRAMのメモリ
セルの等価回路を示している。このメモリセルのフリッ
プフロップ11は、駆動用のNMOSトランジスタ1
2、13と負荷用の抵抗素子14、15とから成ってお
り、このフリップフロップ11と転送用のNMOSトラ
ンジスタ16、17とでメモリセルが構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an equivalent circuit of a memory cell of a high resistance load type SRAM. The flip-flop 11 of this memory cell is a driving NMOS transistor 1
2, 13 and load resistance elements 14 and 15, and the flip-flop 11 and transfer NMOS transistors 16 and 17 form a memory cell.

【0003】NMOSトランジスタ12、13のソース
には接地線21が接続されており、抵抗素子14、15
には電源線22が接続されている。また、ワード線23
がNMOSトランジスタ16、17のゲート配線になっ
ており、これらのNMOSトランジスタ16、17の各
々の一方のソース/ドレインに真補のビット線24、2
5が接続されている。
A ground line 21 is connected to the sources of the NMOS transistors 12 and 13, and the resistance elements 14 and 15 are connected.
A power supply line 22 is connected to. Also, the word line 23
Is the gate wiring of the NMOS transistors 16 and 17, and one of the source / drain of each of the NMOS transistors 16 and 17 is a true complementary bit line 24 or 2.
5 is connected.

【0004】図5は、図4に示した高抵抗負荷型SRA
Mとバイポーラトランジスタとを含むBiMOS半導体
装置の一従来例を示している。この一従来例を製造する
ためには、図6(a)に示す様に、P型のSi基板31
にボロン及びリンを夫々選択的にイオン注入して、Pウ
ェル32とバイポーラトランジスタのコレタクになるN
ウェル33とを形成する。
FIG. 5 shows the high resistance load type SRA shown in FIG.
1 shows a conventional example of a BiMOS semiconductor device including M and a bipolar transistor. In order to manufacture this conventional example, as shown in FIG. 6A, a P-type Si substrate 31 is used.
Boron and phosphorus are selectively ion-implanted into the P-well 32 and the collector of the P-well 32 and the bipolar transistor.
Well 33 is formed.

【0005】その後、膜厚が400nm程度のSiO2
膜34をLOCOS法で形成して素子分離領域を区画
し、膜厚が16nm程度のSiO2 膜35を素子活性領
域の表面に形成してゲート酸化膜とする。そして、膜厚
が150nm程度でありリンをドープした多結晶Si層
と膜厚が150nm程度であるWSi2 層とを順次に全
面に堆積させてポリサイド層36を形成し、このポリサ
イド層36をNMOSトランジスタ12、13のゲート
配線及びワード線23等のパターンに加工する。
After that, a SiO 2 film having a thickness of about 400 nm is formed.
A film 34 is formed by the LOCOS method to partition the element isolation region, and a SiO 2 film 35 having a film thickness of about 16 nm is formed on the surface of the element active region to form a gate oxide film. Then, a poly-Si layer 36 having a film thickness of about 150 nm and doped with phosphorus and a WSi 2 layer having a film thickness of about 150 nm are sequentially deposited on the entire surface to form a polycide layer 36. The gate wirings of the transistors 12 and 13 and the word line 23 are patterned.

【0006】次に、図6(b)に示す様に、所定のパタ
ーンのレジスト(図示せず)とSiO2 膜34とをマス
クにしてボロンをイオン注入して、バイポーラトランジ
スタのベースになるP拡散層37をNウェル33に形成
する。
Next, as shown in FIG. 6B, boron is ion-implanted using a resist (not shown) having a predetermined pattern and the SiO 2 film 34 as a mask to form a base P of the bipolar transistor. The diffusion layer 37 is formed in the N well 33.

【0007】その後、所定のパターンのレジスト(図示
せず)とポリサイド層36及びSiO2 膜34とをマス
クにして、30keVの加速エネルギー及び5×1015
cm-2のドーズ量でヒ素をイオン注入して、NMOSト
ランジスタ12、13、16、17のソース/ドレイン
になるN+ 拡散層41をPウェル32に形成すると共
に、バイポーラトランジスタのコレクタ電極取り出し領
域になるN+ 拡散層(図示せず)をNウェル33に形成
する。
Then, using a resist (not shown) having a predetermined pattern, the polycide layer 36 and the SiO 2 film 34 as a mask, an acceleration energy of 30 keV and 5 × 10 15 are used.
Arsenic is ion-implanted at a dose of cm −2 to form an N + diffusion layer 41 serving as the source / drain of the NMOS transistors 12, 13, 16 and 17 in the P well 32, and a collector electrode extraction region of the bipolar transistor. An N + diffusion layer (not shown) is formed in the N well 33.

【0008】次に、図6(c)に示す様に、膜厚が15
0nm程度であるSiO2 層42を層間絶縁膜として全
面に堆積させ、NMOSトランジスタ12、13のソー
スになるN+ 拡散層41に達する接続孔43をSiO2
層42等に形成する。そして、膜厚が100nm程度で
ありリンをドープした多結晶Si層と膜厚が100nm
程度であるWSi2 層とを順次に全面に堆積させてポリ
サイド層44を形成し、このポリサイド層44を接地線
21のパターンに加工する。
Next, as shown in FIG. 6C, the film thickness is 15
The SiO 2 layer 42 is about 0nm is deposited on the entire surface as an interlayer insulating film, reaching the N + diffusion layer 41 which is the source of the NMOS transistors 12 and 13 connecting hole 43 of SiO 2
It is formed in the layer 42 or the like. And, the film thickness is about 100 nm and the phosphorus-doped polycrystalline Si layer has a film thickness of 100 nm.
A WSi 2 layer of a certain degree is sequentially deposited on the entire surface to form a polycide layer 44, and the polycide layer 44 is processed into the pattern of the ground line 21.

【0009】次に、図7(a)に示す様に、膜厚が10
0nm程度であるSiO2 層45を層間絶縁膜として全
面に堆積させ、NMOSトランジスタ12、13のドレ
イン及びNMOSトランジスタ16、17の他方のソー
ス/ドレインになるN+ 拡散層41とNMOSトランジ
スタ13、12のゲート配線になるポリサイド層36と
の両方に達する接続孔46をSiO2 層45、42等に
形成する。
Next, as shown in FIG. 7A, the film thickness is 10
A SiO 2 layer 45 having a thickness of about 0 nm is deposited on the entire surface as an interlayer insulating film, and the N + diffusion layer 41 and the NMOS transistors 13 and 12 to be the drains of the NMOS transistors 12 and 13 and the other sources / drains of the NMOS transistors 16 and 17 are formed. A contact hole 46 reaching both of the gate wiring and the polycide layer 36 is formed in the SiO 2 layers 45, 42 and the like.

【0010】その後、膜厚が50nm程度である多結晶
Si層47を全面に堆積させ、この多結晶Si層47を
抵抗素子14、15及び電源線22のパターンに加工す
る。そして、所定のパターンのレジスト(図示せず)を
マスクにして、多結晶Si層47のうちで抵抗素子1
4、15とN+ 拡散層41との接続部及び電源線22の
部分に、30keVの加速エネルギー及び3×1015
-2のドーズ量でヒ素をイオン注入する。
After that, a polycrystalline Si layer 47 having a film thickness of about 50 nm is deposited on the entire surface, and this polycrystalline Si layer 47 is processed into a pattern of the resistance elements 14 and 15 and the power supply line 22. Then, by using a resist (not shown) having a predetermined pattern as a mask, the resistive element 1 in the polycrystalline Si layer 47 is
The acceleration energy of 30 keV and 3 × 10 15 c are applied to the connection portion between the Nos. 4 and 15 and the N + diffusion layer 41 and the power supply line 22.
Arsenic is ion-implanted at a dose of m -2 .

【0011】次に、図7(b)に示す様に、膜厚が10
0nm程度であるSiO2 層51を層間絶縁膜として全
面に堆積させ、P拡散層37に達する接続孔52をSi
2層51、45、42等に形成する。そして、膜厚が
120nm程度である多結晶Si層53を全面に堆積さ
せ、この多結晶Si層53をバイポーラトランジスタの
エミッタのパターンに加工する。
Next, as shown in FIG. 7B, the film thickness is 10
A SiO 2 layer 51 having a thickness of about 0 nm is deposited on the entire surface as an interlayer insulating film, and the connection hole 52 reaching the P diffusion layer 37 is formed with Si.
It is formed on the O 2 layers 51, 45, 42 and the like. Then, a polycrystalline Si layer 53 having a film thickness of about 120 nm is deposited on the entire surface, and the polycrystalline Si layer 53 is processed into an emitter pattern of a bipolar transistor.

【0012】その後、30keVの加速エネルギー及び
3×1015cm-2のドーズ量で、多結晶Si層53にヒ
素をイオン注入する。そして、熱処理で多結晶Si層5
3からヒ素を拡散させて、バイポーラトランジスタのエ
ミッタの一部になるN+ 拡散層54をP拡散層37に形
成する。
After that, arsenic is ion-implanted into the polycrystalline Si layer 53 with an acceleration energy of 30 keV and a dose amount of 3 × 10 15 cm -2 . Then, the polycrystalline Si layer 5 is formed by heat treatment.
Arsenic is diffused from 3 to form an N + diffusion layer 54 in the P diffusion layer 37, which becomes a part of the emitter of the bipolar transistor.

【0013】次に、図5に示した様に、層間絶縁膜55
を平坦に形成し、多結晶Si層53に達する接続孔56
とNMOSトランジスタ16、17の一方のソース/ド
レインであるN+ 拡散層41に達する接続孔(図示せ
ず)とを、層間絶縁膜55等に形成する。
Next, as shown in FIG. 5, the interlayer insulating film 55 is formed.
Of the contact holes 56 reaching the polycrystalline Si layer 53
And a connection hole (not shown) reaching the N + diffusion layer 41 which is one source / drain of the NMOS transistors 16 and 17 are formed in the interlayer insulating film 55 and the like.

【0014】そして、Al層57を全面に堆積させ、エ
ミッタ直列抵抗を低下させるためのエミッタ電極及びビ
ット線24、25等のパターンにAl層57を加工し
て、高抵抗負荷型SRAM61とバイポーラトランジス
タ62とを形成する。その後、表面保護膜(図示せず)
等を形成して、BiMOS半導体装置63を完成させ
る。
Then, the Al layer 57 is deposited on the entire surface, and the Al layer 57 is processed into a pattern of the emitter electrode and the bit lines 24, 25 for lowering the emitter series resistance, and the high resistance load type SRAM 61 and the bipolar transistor. And 62. After that, a surface protective film (not shown)
Etc. are formed to complete the BiMOS semiconductor device 63.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポリサイド
層36、44及び多結晶Si層47の何れかでエミッタ
をも形成すれば、多結晶Si層53が不要になり、製造
工程が少なくなって製造コストが低くなるので、このこ
とが従来から検討されてきた。
By the way, if the emitter is formed by any one of the polycide layers 36, 44 and the polycrystalline Si layer 47, the polycrystalline Si layer 53 becomes unnecessary and the manufacturing process is reduced. This has traditionally been considered because of the low cost.

【0016】しかし、ポリサイド層では、ポリサイド層
を構成している多結晶Si層中の不純物が多結晶Si層
とシリサイド層との界面やシリサイド層中に偏析するこ
とによる不純物の再分布が一般に生じて、多結晶Si層
の抵抗値が高くなる。このため、ポリサイド層36、4
4でエミッタをも形成すると、エミッタ直列抵抗が増大
して、バイポーラトランジスタの電流駆動能力が低下す
る。
However, in the polycide layer, redistribution of impurities generally occurs due to segregation of impurities in the polycrystalline Si layer forming the polycide layer at the interface between the polycrystalline Si layer and the silicide layer or in the silicide layer. As a result, the resistance value of the polycrystalline Si layer increases. Therefore, the polycide layers 36, 4
If the emitter is also formed in step 4, the emitter series resistance increases and the current driving capability of the bipolar transistor decreases.

【0017】また、多結晶Si層47は抵抗素子14、
15をも形成するために用いられているので、抵抗値を
高くするために、多結晶Si層47の膜厚は通常は数十
nm程度と薄い。一方、多結晶Si層53上には接続孔
56を形成するので、そのエッチングによって多結晶S
i層53がなくならない様に、多結晶Si層53の膜厚
は100nm程度よりも厚くする必要がある。従って、
多結晶Si層47、53に対する要求が互いに矛盾して
おり、これらの一方で他方を兼ねることはできなかっ
た。
Further, the polycrystalline Si layer 47 is composed of the resistance element 14,
Since it is also used to form 15, the polycrystalline Si layer 47 is usually as thin as several tens of nm in order to increase the resistance value. On the other hand, since the connection hole 56 is formed on the polycrystalline Si layer 53, the polycrystalline S layer is formed by the etching.
The thickness of the polycrystalline Si layer 53 needs to be thicker than about 100 nm so that the i layer 53 is not lost. Therefore,
The requirements for the polycrystalline Si layers 47 and 53 are inconsistent with each other, and one of them cannot serve as the other.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1のBiMOS半
導体装置63は、バイポーラトランジスタ部62のエミ
ッタの一部になっており膜厚が相対的に厚い第1の半導
体層53と、MOSトランジスタ部61の配線になって
おり少なくとも一部の領域53aの膜厚が相対的に薄い
第2の半導体層53とが、同一層の半導体層53から形
成されていることを特徴としている。
A BiMOS semiconductor device 63 according to a first aspect of the present invention includes a first semiconductor layer 53 which is a part of an emitter of a bipolar transistor portion 62 and has a relatively thick film thickness, and a MOS transistor portion. The second semiconductor layer 53, which has the wiring 61 and has a relatively thin film thickness in at least a part of the region 53a, is formed of the same semiconductor layer 53.

【0019】請求項2のBiMOS半導体装置63の製
造方法は、バイポーラトランジスタ部62のエミッタの
一部とMOSトランジスタ部61の配線とのパターン
に、同一層の半導体層53を加工する工程と、前記半導
体層53のうちで前記配線にすべき部分の少なくとも一
部の領域53aにおける膜厚方向の一部を酸化する工程
とを有することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a BiMOS semiconductor device 63, wherein a step of processing the semiconductor layer 53 of the same layer into a pattern of a part of the emitter of the bipolar transistor section 62 and the wiring of the MOS transistor section 61, and And a step of oxidizing a part of the semiconductor layer 53 in the film thickness direction in at least a part of the part 53a to be the wiring.

【0020】請求項3のBiMOS半導体装置63の製
造方法は、請求項2のBiMOS半導体装置63の製造
方法において、前記半導体層53のうちで前記一部の領
域53a以外の領域をマスク層64で覆う工程と、前記
マスク層64をマスクにして前記酸化を行う工程とを有
することを特徴としている。
A method of manufacturing a BiMOS semiconductor device 63 according to a third aspect is the method of manufacturing a BiMOS semiconductor device 63 according to the second aspect, wherein a region of the semiconductor layer 53 other than the partial region 53a is a mask layer 64. The method is characterized by including a step of covering and a step of performing the oxidation using the mask layer 64 as a mask.

【0021】請求項4のBiMOS半導体装置63の製
造方法は、請求項3のBiMOS半導体装置63の製造
方法において、前記酸化で形成した酸化膜65をマスク
にして、前記半導体層53に不純物を導入する工程を有
することを特徴としている。
A method of manufacturing the BiMOS semiconductor device 63 according to a fourth aspect is the method of manufacturing the BiMOS semiconductor device 63 according to the third aspect, wherein impurities are introduced into the semiconductor layer 53 by using the oxide film 65 formed by the oxidation as a mask. It is characterized by having a step of performing.

【0022】請求項5のBiMOS半導体装置63の製
造方法は、バイポーラトランジスタ部62のエミッタの
一部とMOSトランジスタ部61の配線とのパターン
に、同一層の半導体層53を加工する工程と、前記半導
体層53のうちで前記配線にすべき部分の少なくとも一
部の領域53aにおける膜厚方向の一部をエッチングす
る工程とを有することを特徴としている。
A method of manufacturing a BiMOS semiconductor device 63 according to a fifth aspect of the present invention includes a step of processing the semiconductor layer 53 of the same layer in a pattern of a part of the emitter of the bipolar transistor portion 62 and the wiring of the MOS transistor portion 61, and A step of etching a part of the semiconductor layer 53 in the film thickness direction in at least a part of the part 53a to be the wiring.

【0023】[0023]

【作用】請求項1のBiMOS半導体装置63では、バ
イポーラトランジスタ部62のエミッタの一部になって
いるのが半導体層53であってポリサイド層ではないの
で、不純物の再分布に起因するエミッタ直列抵抗の増大
がなく、また、エミッタの一部になっている半導体層5
3の膜厚が相対的に厚いので、エミッタ電極57用の接
続孔56が形成されていてもエミッタが確実に残ってい
る。
In the BiMOS semiconductor device 63 according to claim 1, since the semiconductor layer 53 is not a polycide layer as a part of the emitter of the bipolar transistor portion 62, the emitter series resistance caused by the redistribution of the impurities. Of the semiconductor layer 5 which does not increase and is a part of the emitter.
Since the film thickness of 3 is relatively thick, the emitter is surely left even if the connection hole 56 for the emitter electrode 57 is formed.

【0024】更に、MOSトランジスタ部61の配線に
なっている半導体層53のうちで少なくとも一部の領域
53aの膜厚が相対的に薄いので、この一部の領域53
aの抵抗値が相対的に高い。しかも、エミッタの一部に
なっている半導体層53と配線になっている半導体層5
3とが同一層の半導体層53から形成されているので、
製造工程が少なくてよい。
Furthermore, since the film thickness of at least a part of the region 53a of the semiconductor layer 53 which is the wiring of the MOS transistor portion 61 is relatively thin, this part of the region 53 is formed.
The resistance value of a is relatively high. Moreover, the semiconductor layer 53 which is a part of the emitter and the semiconductor layer 5 which is the wiring
3 and 3 are formed from the same semiconductor layer 53,
Only a few manufacturing steps are required.

【0025】請求項2のBiMOS半導体装置63の製
造方法では、ポリサイド層ではなく半導体層53でバイ
ポーラトランジスタ部62のエミッタの一部を形成して
いるので、不純物の再分布に起因するエミッタ直列抵抗
の増大がない。
In the method of manufacturing the BiMOS semiconductor device 63 according to the second aspect, since the semiconductor layer 53, not the polycide layer, forms part of the emitter of the bipolar transistor portion 62, the emitter series resistance caused by the redistribution of the impurities. There is no increase in

【0026】また、同一層の半導体層53のうちでMO
Sトランジスタ部61の配線にすべき部分の少なくとも
一部の領域53aにおける膜厚方向の一部を酸化してい
るので、エミッタの一部にすべき半導体層53の膜厚が
相対的に厚くなり、配線にすべき部分の少なくとも一部
の領域53aにおける膜厚が相対的に薄くなる。
In the semiconductor layer 53 of the same layer, MO
Since at least a part of the portion of the S transistor portion 61 to be the wiring in the region 53a in the film thickness direction is oxidized, the film thickness of the semiconductor layer 53 to be a part of the emitter becomes relatively thick. The film thickness in at least a part of the region 53a to be the wiring becomes relatively thin.

【0027】このため、エミッタ電極57用の接続孔5
6を形成してもエミッタが確実に残ると共に、配線にす
べき部分の少なくとも一部の領域53aの抵抗値が相対
的に高くなる。しかも、エミッタの一部と配線とを同一
層の半導体層53から形成しているので、製造工程が少
ない。
Therefore, the connection hole 5 for the emitter electrode 57 is formed.
Even if 6 is formed, the emitter remains without fail, and the resistance value of at least a part of the region 53a to be the wiring becomes relatively high. Moreover, since a part of the emitter and the wiring are formed from the same semiconductor layer 53, the number of manufacturing steps is small.

【0028】請求項3のBiMOS半導体装置63の製
造方法では、半導体層53のうちでMOSトランジスタ
部61の配線にすべき部分の少なくとも一部の領域53
a以外の領域を覆うマスク層64をマスクにして酸化を
行っているので、半導体層53のうちで所望の領域のみ
を選択的に酸化することができる。
In the method for manufacturing the BiMOS semiconductor device 63 according to the third aspect, at least a part of the semiconductor layer 53, which is to be the wiring of the MOS transistor portion 61, is a region 53.
Since the oxidation is performed using the mask layer 64 covering the region other than a as a mask, only the desired region of the semiconductor layer 53 can be selectively oxidized.

【0029】請求項4のBiMOS半導体装置63の製
造方法では、半導体層53に形成した酸化膜65をマス
クにしてこの半導体層53に不純物を導入しており、こ
の導入のために新たなマスク層を必要としていないの
で、酸化膜65を形成するためにマスク層64を形成し
ているにも拘らず、全体的な工程は増加していない。
In the method for manufacturing the BiMOS semiconductor device 63 according to the fourth aspect, the oxide film 65 formed on the semiconductor layer 53 is used as a mask to introduce impurities into the semiconductor layer 53, and a new mask layer is introduced for this introduction. Therefore, although the mask layer 64 is formed to form the oxide film 65, the total number of steps is not increased.

【0030】請求項5のBiMOS半導体装置63の製
造方法では、ポリサイド層ではなく半導体層53でバイ
ポーラトランジスタ部62のエミッタの一部を形成して
いるので、不純物の再分布に起因するエミッタ直列抵抗
の増大がない。
In the method of manufacturing the BiMOS semiconductor device 63 according to the fifth aspect, since the semiconductor layer 53, not the polycide layer, forms part of the emitter of the bipolar transistor portion 62, the emitter series resistance caused by the redistribution of the impurities. There is no increase in

【0031】また、同一層の半導体層53のうちでMO
Sトランジスタ部61の配線にすべき部分の少なくとも
一部の領域53aにおける膜厚方向の一部をエッチング
しているので、エミッタの一部にすべき半導体層53の
膜厚が相対的に厚くなり、配線にすべき部分の少なくと
も一部の領域53aにおける膜厚が相対的に薄くなる。
In the semiconductor layer 53 of the same layer, MO
Since at least a part of the portion of the S-transistor portion 61 to be the wiring in the region 53a is etched in the film thickness direction, the semiconductor layer 53 to be a part of the emitter becomes relatively thick. The film thickness in at least a part of the region 53a to be the wiring becomes relatively thin.

【0032】このため、エミッタ電極57用の接続孔5
6を形成してもエミッタが確実に残ると共に、配線にす
べき部分の少なくとも一部の領域53aの抵抗値が相対
的に高くなる。しかも、エミッタの一部と配線とを同一
層の半導体層53から形成しているので、製造工程が少
ない。
Therefore, the connection hole 5 for the emitter electrode 57 is formed.
Even if 6 is formed, the emitter remains without fail, and the resistance value of at least a part of the region 53a to be the wiring becomes relatively high. Moreover, since a part of the emitter and the wiring are formed from the same semiconductor layer 53, the number of manufacturing steps is small.

【0033】[0033]

【実施例】以下、高抵抗負荷型SRAMとバイポーラト
ランジスタとを含むBiMOS半導体装置に適用した本
願の発明の一実施例を、図1〜4を参照しながら説明す
る。なお、図5〜7に示した一従来例と対応する構成部
分には、同一の符号を付してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention applied to a BiMOS semiconductor device including a high resistance load type SRAM and a bipolar transistor will be described below with reference to FIGS. The components corresponding to those of the conventional example shown in FIGS.

【0034】図1が本実施例を示しているが、本実施例
の製造に際しても、図2(a)〜(c)に示す様に、ポ
リサイド層44で接地線21を形成し、図3(a)に示
す様に、層間絶縁膜としてSiO2 層45を全面に堆積
させるまでは、上述の一従来例と実質的に同様の工程を
実行する。
Although FIG. 1 shows this embodiment, also in the manufacture of this embodiment, as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c), the ground line 21 is formed by the polycide layer 44, and FIG. As shown in (a), substantially the same steps as those of the above-mentioned conventional example are executed until the SiO 2 layer 45 as an interlayer insulating film is deposited on the entire surface.

【0035】しかし、本実施例では、図3(a)に示す
様に、その後、NMOSトランジスタ12、13のドレ
イン及びNMOSトランジスタ16、17の他方のソー
ス/ドレインになるN+ 拡散層41とNMOSトランジ
スタ13、12のゲート配線になるポリサイド層36と
の両方に達する接続孔46と、P拡散層37に達する接
続孔52とを、SiO2 層45、42等に同時に形成す
る。
However, in this embodiment, as shown in FIG. 3A, thereafter, the N + diffusion layer 41 and the NMOS serving as the drains of the NMOS transistors 12 and 13 and the other sources / drains of the NMOS transistors 16 and 17 are formed. A contact hole 46 reaching both of the polycide layer 36 which will be the gate wiring of the transistors 13 and 12 and a contact hole 52 reaching the P diffusion layer 37 are simultaneously formed in the SiO 2 layers 45, 42 and the like.

【0036】そして、膜厚が120nm程度である多結
晶Si層53を全面に堆積させ、この多結晶Si層53
を抵抗素子14、15、電源線22及びバイポーラトラ
ンジスタのエミッタのパターンに加工する。
Then, a polycrystalline Si layer 53 having a film thickness of about 120 nm is deposited on the entire surface, and the polycrystalline Si layer 53 is formed.
Are processed into patterns of the resistance elements 14 and 15, the power supply line 22 and the emitter of the bipolar transistor.

【0037】次に、図3(b)に示す様に、膜厚が20
nm程度であるSi3 4 膜64を全面に堆積させ、こ
のSi3 4 膜64のうちで抵抗素子14、15を形成
すべき領域上の部分を除去する。そして、Si3 4
64をマスクにして、950℃の水蒸気雰囲気中で多結
晶Si層53を酸化する。
Next, as shown in FIG. 3B, the film thickness is 20
A Si 3 N 4 film 64 having a thickness of about nm is deposited on the entire surface, and a portion of the Si 3 N 4 film 64 on the region where the resistance elements 14 and 15 are to be formed is removed. Then, using the Si 3 N 4 film 64 as a mask, the polycrystalline Si layer 53 is oxidized in a steam atmosphere at 950 ° C.

【0038】この結果、Si3 4 膜64が除去されて
いる部分に、膜厚が120nm程度であるSiO2 層6
5が形成され、多結晶Si層53のうちでSiO2 層6
5下の部分が、膜厚が55nm程度である多結晶Si層
53aになる。また、多結晶Si層53aの線幅も、多
結晶Si層53よりも0.1μm程度だけ細い0.4μ
m程度になる。
As a result, in the portion where the Si 3 N 4 film 64 is removed, the SiO 2 layer 6 having a film thickness of about 120 nm is formed.
5 is formed, and the SiO 2 layer 6 is included in the polycrystalline Si layer 53.
The portion under 5 becomes a polycrystalline Si layer 53a having a film thickness of about 55 nm. The line width of the polycrystalline Si layer 53a is 0.4 μ, which is thinner than the polycrystalline Si layer 53 by about 0.1 μm.
It will be about m.

【0039】その後、50keVの加速エネルギー及び
3×1015cm-2のドーズ量で、多結晶Si層53にヒ
素をイオン注入する。このイオン注入は全面に行うが、
上述の加速エネルギーでは、ヒ素はSi3 4 膜64を
貫通するがSiO2 層65は貫通しないので、このSi
2 層65がマスクになる。
After that, arsenic is ion-implanted into the polycrystalline Si layer 53 with an acceleration energy of 50 keV and a dose amount of 3 × 10 15 cm -2 . This ion implantation is performed on the entire surface,
With the above acceleration energy, arsenic penetrates the Si 3 N 4 film 64 but does not penetrate the SiO 2 layer 65.
The O 2 layer 65 serves as a mask.

【0040】従って、多結晶Si層53のうちで、抵抗
素子14、15とN+ 拡散層41との接続部、電源線2
2の部分及びバイポーラトランジスタのエミッタの部分
にのみ、ヒ素がイオン注入される。その後、熱処理で多
結晶Si層53からヒ素を拡散させて、バイポーラトラ
ンジスタのエミッタの一部になるN+ 拡散層54をP拡
散層37に形成する。
Therefore, in the polycrystalline Si layer 53, the connection portion between the resistance elements 14 and 15 and the N + diffusion layer 41 and the power supply line 2 are connected.
Arsenic is ion-implanted only in the second portion and the emitter portion of the bipolar transistor. After that, arsenic is diffused from the polycrystalline Si layer 53 by heat treatment to form an N + diffusion layer 54 in the P diffusion layer 37, which becomes a part of the emitter of the bipolar transistor.

【0041】次に、図1に示した様に、層間絶縁膜55
を平坦に形成し、バイポーラトランジスタのエミッタに
なる多結晶Si層53に達する接続孔56とNMOSト
ランジスタ16、17の一方のソース/ドレインである
+ 拡散層41に達する接続孔(図示せず)とを、層間
絶縁膜55及びSi3 4 膜64等に形成する。
Next, as shown in FIG. 1, the interlayer insulating film 55 is formed.
Are formed to be flat and reach the polycrystalline Si layer 53 that becomes the emitter of the bipolar transistor and the connection hole that reaches the N + diffusion layer 41 that is one of the sources / drains of the NMOS transistors 16 and 17 (not shown). And are formed on the interlayer insulating film 55, the Si 3 N 4 film 64, and the like.

【0042】そして、Al層57を全面に堆積させ、エ
ミッタ直列抵抗を低下させるためのエミッタ電極及びビ
ット線24、25等のパターンにAl層57を加工し
て、高抵抗負荷型SRAM61とバイポーラトランジス
タ62とを形成する。その後、表面保護膜(図示せず)
等を形成して、BiMOS半導体装置63を完成させ
る。
Then, the Al layer 57 is deposited on the entire surface, and the Al layer 57 is processed into a pattern of the emitter electrode and the bit lines 24, 25 for reducing the emitter series resistance, and the high resistance load type SRAM 61 and the bipolar transistor are formed. And 62. After that, a surface protective film (not shown)
Etc. are formed to complete the BiMOS semiconductor device 63.

【0043】なお、以上の実施例では、SiO2 層65
を形成するための酸化に際してSi3 4 膜64をマス
クにしたが、ある程度まで酸素を透過させるSiO2
等をSi3 4 膜64の代わりに用いてもよい。この場
合でも、SiO2 層等を形成した部分では多結晶Si層
53が少ししか酸化されず、SiO2 層等を形成してい
ない部分では多結晶Si層53が多く酸化されるので、
上述の実施例と同様に多結晶Si層53の膜厚を各部分
によって異ならせることができる。
In the above embodiment, the SiO 2 layer 65 is used.
Although the Si 3 N 4 film 64 was used as a mask during the oxidation for forming the film, a SiO 2 layer or the like that allows oxygen to pass to some extent may be used instead of the Si 3 N 4 film 64. Even in this case, the polycrystalline Si layer 53 is slightly oxidized in the portion where the SiO 2 layer or the like is formed, and the polycrystalline Si layer 53 is largely oxidized in the portion where the SiO 2 layer or the like is not formed.
The film thickness of the polycrystalline Si layer 53 can be made different for each part, as in the above-described embodiment.

【0044】また、上述の実施例では、多結晶Si層5
3のうちで抵抗素子14、15にすべき部分の膜厚を薄
くするために、酸化によってSiO2 層65を形成して
いるが、エッチングによってこの部分の膜厚を薄くして
もよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, the polycrystalline Si layer 5 is used.
Although the SiO 2 layer 65 is formed by oxidation in order to reduce the film thickness of the portions of the No. 3 which should be the resistance elements 14 and 15, the thickness of this portion may be reduced by etching.

【0045】また、上述の実施例は高抵抗負荷型SRA
Mを含むBiMOS半導体装置に本願の発明を適用した
ものであるが、TFT負荷型SRAMを含むBiMOS
半導体装置等にも本願の発明を適用することができる。
この場合は、多結晶Si層53のうちでSiO2 層65
下の膜厚が薄い部分をTFTのチャネル領域にして、こ
のTFTのオフ電流を低減させると共に、SiO2 層6
5をマスクとする不純物のイオン注入によってTFTの
ソース/ドレインを形成する。
Further, the above-mentioned embodiment is a high resistance load type SRA.
Although the invention of the present application is applied to a BiMOS semiconductor device including M, a BiMOS including a TFT load type SRAM
The invention of the present application can also be applied to semiconductor devices and the like.
In this case, of the polycrystalline Si layer 53, the SiO 2 layer 65
The thin portion below is used as the channel region of the TFT to reduce the off-current of this TFT, and at the same time, the SiO 2 layer 6
The source / drain of the TFT is formed by ion implantation of impurities using 5 as a mask.

【0046】[0046]

【発明の効果】請求項1のBiMOS半導体装置では、
エミッタ直列抵抗の増大がないのでバイポーラトランジ
スタ部の電流駆動能力が高く、また、エミッタが確実に
残っているので歩留りが高く、更に、MOSトランジス
タ部の配線のうちで少なくとも一部の領域の抵抗値が相
対的に高いのでこの一部の領域を高抵抗領域にすること
ができるにも拘らず、製造工程が少なくてよいので製造
コストが低い。
According to the BiMOS semiconductor device of the first aspect,
Since the series resistance of the emitter does not increase, the current driving capability of the bipolar transistor section is high, and the yield is high because the emitter remains reliably, and the resistance value of at least a part of the wiring of the MOS transistor section is high. However, the manufacturing cost is low because the number of manufacturing steps can be small, even though the partial resistance can be made a high resistance region.

【0047】請求項2、5のBiMOS半導体装置の製
造方法では、エミッタ直列抵抗の増大がないのでバイポ
ーラトランジスタ部の電流駆動能力を高くすることがで
き、また、エミッタが確実に残るので歩留りが高く、更
に、MOSトランジスタ部の配線のうちで少なくとも一
部の領域の抵抗値が相対的に高くなるのでこの一部の領
域を高抵抗領域にすることができるにも拘らず、製造工
程が少ないので製造コストを低くすることができる。
In the method for manufacturing the BiMOS semiconductor device according to the second and the fifth aspects, the current driving capability of the bipolar transistor portion can be increased because the emitter series resistance is not increased, and the emitter is surely left so that the yield is high. Further, since the resistance value of at least a part of the wiring of the MOS transistor portion is relatively high, this part of the area can be a high resistance region, but the number of manufacturing steps is small. Manufacturing costs can be reduced.

【0048】請求項3のBiMOS半導体装置の製造方
法では、半導体層のうちで所望の領域のみを選択的に酸
化することができるので、所望の領域を高抵抗領域にす
ることができる。
In the method of manufacturing the BiMOS semiconductor device according to the third aspect, only the desired region of the semiconductor layer can be selectively oxidized, so that the desired region can be made the high resistance region.

【0049】請求項4のBiMOS半導体装置の製造方
法では、酸化膜を形成するためにマスク層を形成してい
るにも拘らず、全体的な工程は増加していないので、製
造コストが増大することはない。
In the method for manufacturing the BiMOS semiconductor device according to the fourth aspect, the manufacturing process is increased because the total number of steps is not increased although the mask layer is formed to form the oxide film. There is no such thing.

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

【図1】本願の発明の一実施例の側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】一実施例の製造工程の前半を順次に示す側断面
図である。
FIG. 2 is a side sectional view sequentially showing the first half of the manufacturing process of the embodiment.

【図3】一実施例の製造工程の後半を順次に示す側断面
図である。
FIG. 3 is a side sectional view sequentially showing a second half of the manufacturing process of the embodiment.

【図4】BiMOS半導体装置に含むことができる高抵
抗負荷型SRAMのメモリセルの等価回路図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a memory cell of a high resistance load type SRAM that can be included in a BiMOS semiconductor device.

【図5】本願の発明の一従来例の側断面図である。FIG. 5 is a side sectional view of a conventional example of the invention of the present application.

【図6】一従来例の製造工程の前半を順次に示す側断面
図である。
FIG. 6 is a side sectional view sequentially showing a first half of a manufacturing process of a conventional example.

【図7】一従来例の製造工程の後半を順次に示す側断面
図である。
FIG. 7 is a side sectional view sequentially showing the second half of the manufacturing process of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

53 多結晶Si層 53a 多結晶Si層 61 高抵抗負荷型SRAM 62 バイポーラトランジスタ 63 BiMOS半導体装置 64 Si3 4 膜 65 SiO2 53 Polycrystalline Si Layer 53a Polycrystalline Si Layer 61 High Resistance Load SRAM 62 Bipolar Transistor 63 BiMOS Semiconductor Device 64 Si 3 N 4 Film 65 SiO 2 Layer

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/786 21/336 9056−4M H01L 29/78 311 C 9056−4M 311 P ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 29/786 21/336 9056-4M H01L 29/78 311 C 9056-4M 311 P

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バイポーラトランジスタ部のエミッタの
一部になっており膜厚が相対的に厚い第1の半導体層
と、MOSトランジスタ部の配線になっており少なくと
も一部の領域の膜厚が相対的に薄い第2の半導体層と
が、同一層の半導体層から形成されていることを特徴と
するBiMOS半導体装置。
1. A first semiconductor layer, which is a part of an emitter of a bipolar transistor portion and has a relatively large film thickness, and a wiring of a MOS transistor portion, and at least a partial region of the film thickness is relatively large. The second thin semiconductor layer is formed of the same semiconductor layer as the first semiconductor layer.
【請求項2】 バイポーラトランジスタ部のエミッタの
一部とMOSトランジスタ部の配線とのパターンに、同
一層の半導体層を加工する工程と、 前記半導体層のうちで前記配線にすべき部分の少なくと
も一部の領域における膜厚方向の一部を酸化する工程と
を有することを特徴とするBiMOS半導体装置の製造
方法。
2. A step of processing a semiconductor layer of the same layer into a pattern of a part of an emitter of a bipolar transistor section and a wiring of a MOS transistor section, and at least one of the portions of the semiconductor layer to be the wiring. And a step of oxidizing a part in the film thickness direction in the partial region.
【請求項3】 前記半導体層のうちで前記一部の領域以
外の領域をマスク層で覆う工程と、 前記マスク層をマスクにして前記酸化を行う工程とを有
することを特徴とする請求項2記載のBiMOS半導体
装置の製造方法。
3. The method according to claim 2, further comprising a step of covering a region of the semiconductor layer other than the partial region with a mask layer, and a step of performing the oxidation using the mask layer as a mask. A method for manufacturing the BiMOS semiconductor device described.
【請求項4】 前記酸化で形成した酸化膜をマスクにし
て、前記半導体層に不純物を導入する工程を有すること
を特徴とする請求項3記載のBiMOS半導体装置の製
造方法。
4. The method for manufacturing a BiMOS semiconductor device according to claim 3, further comprising the step of introducing an impurity into the semiconductor layer using the oxide film formed by the oxidation as a mask.
【請求項5】 バイポーラトランジスタ部のエミッタの
一部とMOSトランジスタ部の配線とのパターンに、同
一層の半導体層を加工する工程と、 前記半導体層のうちで前記配線にすべき部分の少なくと
も一部の領域における膜厚方向の一部をエッチングする
工程とを有することを特徴とするBiMOS半導体装置
の製造方法。
5. A step of processing a semiconductor layer of the same layer in a pattern of a part of an emitter of a bipolar transistor section and a wiring of a MOS transistor section, and at least one of the portions of the semiconductor layer to be the wiring. And a step of etching a part in the film thickness direction in the partial region.
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Cited By (2)

* 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
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