JPH08213471A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH08213471A
JPH08213471A JP1494095A JP1494095A JPH08213471A JP H08213471 A JPH08213471 A JP H08213471A JP 1494095 A JP1494095 A JP 1494095A JP 1494095 A JP1494095 A JP 1494095A JP H08213471 A JPH08213471 A JP H08213471A
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JP
Japan
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bipolar transistor
base region
output buffer
semiconductor device
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP1494095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyoshi Inota
康義 猪田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH08213471A publication Critical patent/JPH08213471A/en
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Abstract

PURPOSE: To mount a bipolar transistor requiring high pressure proof and a bipolar transistor requiring high-speed on the same chip. CONSTITUTION: The first bipolar transistor 31 and the second bipolar transistor 51 are mounted on the same chip. The first base area 34 of the first bipolar transistor 31 is formed with lower impurity concentration than that of the second base area 54 of the second bipolar transistor 51, far example, the first bipolar transistor 31 is a bipolar transistor of an output buffer circuit, and the second bipolar transistor is constituted as a bipolar transistor in a circuit other than the output buffer circuit. The first and second base areas 34 and 54 are formed by separate ion implantation processes.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐圧の異なるバイポー
ラトランジスタを搭載した半導体装置およびその製造方
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 semiconductor device equipped with bipolar transistors having different breakdown voltages and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】要求耐圧が異なる複数のバイポーラトラ
ンジスタを搭載した半導体装置では、各バイポーラトラ
ンジスタのベース領域を形成するためのイオン注入を同
時に行っていた。そのため、ベース領域の不純物濃度は
各バイポーラトランジスタとも同一になっていた。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device having a plurality of bipolar transistors having different required breakdown voltages, ion implantation for forming a base region of each bipolar transistor is simultaneously performed. Therefore, the impurity concentration of the base region is the same for each bipolar transistor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、要求耐
圧が異なる複数のバイポーラトランジスタの各ベース領
域を同一仕様のイオン注入で形成した場合には、高耐圧
化が必要なバイポーラトランジスタの仕様と高速化が必
要なバイポーラトランジスタの仕様とを共に満足させる
ことは困難であった。
However, when the base regions of a plurality of bipolar transistors having different required breakdown voltages are formed by ion implantation of the same specifications, the specifications and the speedup of the bipolar transistors which need to have a high breakdown voltage are required. It has been difficult to satisfy the required bipolar transistor specifications together.

【0004】すなわち、バイポーラトランジスタを高速
化しようとした場合には、そのftを向上させることが
要求され、ベース幅を狭める必要がある。しかしなが
ら、ベース領域の不純物濃度を変えずにベース幅だけを
狭めるとエミッタ・コレクタ間のパンチスルー耐圧が低
下する。通常、エミッタ・コレクタ間には、ほぼ電源電
圧に等しい電圧が加えられるような使われ方が多いた
め、あまり耐圧を下げるわけにはいかない。そこでベー
ス幅を狭めるとともにベース濃度を高めればよい。しか
しながら、ベース濃度を高めるとエミッタ・ベース間の
耐圧が低下する。このため、高耐圧を必要とするバイポ
ーラトランジスタの耐圧仕様を満足しなくなる。このよ
うに、高耐圧が必要なバイポーラトランジスタと高速化
が必要なバイポーラトランジスタとにおいて、同一仕様
のベース領域とすることは困難であった。
That is, in order to increase the speed of the bipolar transistor, it is required to improve its ft, and it is necessary to narrow the base width. However, if only the base width is narrowed without changing the impurity concentration of the base region, the punch-through breakdown voltage between the emitter and the collector is lowered. Normally, the withstand voltage cannot be lowered so much because a voltage almost equal to the power supply voltage is applied between the emitter and the collector. Therefore, the base width may be narrowed and the base concentration may be increased. However, increasing the base concentration lowers the breakdown voltage between the emitter and the base. For this reason, the withstand voltage specification of the bipolar transistor, which requires a high withstand voltage, cannot be satisfied. As described above, it has been difficult to make a bipolar transistor having a high breakdown voltage and a bipolar transistor having a high speed have the same specification.

【0005】本発明は、高耐圧化を必要とするバイポー
ラトランジスタと高速化を必要とするバイポーラトラン
ジスタとを同一チップ内に搭載することを図った半導体
装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a bipolar transistor requiring high breakdown voltage and a bipolar transistor requiring high speed are mounted in the same chip, and a manufacturing method thereof. To do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた半導体装置およびその製造方法で
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a semiconductor device and a method of manufacturing the same which are made to achieve the above object.

【0007】半導体装置は、第1バイポーラトランジス
タと第2バイポーラトランジスタとを同一チップ内に搭
載したもので、第1バイポーラトランジスタのベース領
域は、第2バイポーラトランジスタのベース領域よりも
低い不純物濃度で形成されているものである。上記第1
バイポーラトランジスタは出力バッファ回路を構成する
バイポーラトランジスタであり、上記第2バイポーラト
ランジスタは出力バッファ回路以外の回路を構成するバ
イポーラトランジスタである。
A semiconductor device has a first bipolar transistor and a second bipolar transistor mounted in the same chip, and a base region of the first bipolar transistor is formed with an impurity concentration lower than that of the base region of the second bipolar transistor. It has been done. The first
The bipolar transistor is a bipolar transistor forming an output buffer circuit, and the second bipolar transistor is a bipolar transistor forming a circuit other than the output buffer circuit.

【0008】半導体装置の製造方法は、第1バイポーラ
トランジスタのベース領域と第2バイポーラトランジス
タのベース領域とを別々のイオン注入工程によって形成
し、その際に、第1バイポーラトランジスタのベース領
域を形成するイオン注入を、第2バイポーラトランジス
タのベース領域を形成するイオン注入よりも低いドーズ
量でかつ高い打ち込みエネルギーで行う。上記第1バイ
ポーラトランジスタは出力バッファ回路を構成するバイ
ポーラトランジスタであり、上記第2バイポーラトラン
ジスタは出力バッファ回路以外の回路を構成するバイポ
ーラトランジスタである。
In the method of manufacturing a semiconductor device, the base region of the first bipolar transistor and the base region of the second bipolar transistor are formed by separate ion implantation steps, and at that time, the base region of the first bipolar transistor is formed. Ion implantation is performed with a lower dose amount and higher implantation energy than the ion implantation for forming the base region of the second bipolar transistor. The first bipolar transistor is a bipolar transistor forming an output buffer circuit, and the second bipolar transistor is a bipolar transistor forming a circuit other than the output buffer circuit.

【0009】[0009]

【作用】上記半導体装置では、第2バイポーラトランジ
スタのベース領域よりも第1バイポーラトランジスタの
ベース領域のほうが低い不純物濃度で形成されているこ
とから、第1バイポーラトランジスタは第2バイポーラ
トランジスタよりも高耐圧化される。また第1バイポー
ラトランジスタのベース領域と第2バイポーラトランジ
スタのベース領域とでは不純物濃度が異なるために、第
2バイポーラトランジスタのベース領域の不純物濃度を
高くして、第1バイポーラトランジスタのベース幅より
も第2バイポーラトランジスタのベース幅を短縮でき
る。このため、第2バイポーラトランジスタは高速化さ
れる。
In the above semiconductor device, since the base region of the first bipolar transistor is formed with an impurity concentration lower than that of the base region of the second bipolar transistor, the first bipolar transistor has a higher breakdown voltage than the second bipolar transistor. Be converted. Further, since the base region of the first bipolar transistor and the base region of the second bipolar transistor have different impurity concentrations, the impurity concentration of the base region of the second bipolar transistor is set higher than that of the first bipolar transistor. 2 The base width of the bipolar transistor can be shortened. Therefore, the speed of the second bipolar transistor is increased.

【0010】上記半導体装置の製造方法では、第1バイ
ポーラトランジスタのベース領域と第2バイポーラトラ
ンジスタのベース領域とを別々のイオン注入工程によっ
て形成し、その際に、第1バイポーラトランジスタのベ
ース領域を形成するイオン注入を、第2バイポーラトラ
ンジスタのベース領域を形成するイオン注入よりも低い
ドーズ量でかつ高い打ち込みエネルギーで行うことか
ら、第1バイポーラトランジスタのベース領域よりも第
2バイポーラトランジスタのベース領域が高濃度で浅く
形成される。このため、第1バイポーラトランジスタよ
りも第2バイポーラトランジスタが高速化される。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, the base region of the first bipolar transistor and the base region of the second bipolar transistor are formed by separate ion implantation steps, and at that time, the base region of the first bipolar transistor is formed. Is performed with a lower dose amount and higher implantation energy than the ion implantation for forming the base region of the second bipolar transistor, the base region of the second bipolar transistor is higher than the base region of the first bipolar transistor. It is formed shallowly in concentration. Therefore, the speed of the second bipolar transistor is higher than that of the first bipolar transistor.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の実施例を図1の概略構成図によって
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG.

【0012】図に示すように、半導体基体11には、第
1バイポーラトランジスタ31と第2バイポーラトラン
ジスタ51とからなる半導体装置1が設けられている。
上記第1,第2バイポーラトランジスタ31,51は、
例えばNPN縦型バイポーラトランジスタで構成されて
いる。
As shown in the figure, the semiconductor substrate 11 is provided with a semiconductor device 1 including a first bipolar transistor 31 and a second bipolar transistor 51.
The first and second bipolar transistors 31, 51 are
For example, it is composed of an NPN vertical bipolar transistor.

【0013】すなわち、半導体基体11は、例えばP型
の半導体基板12上にN型のエピタキシャル層13を形
成したもので、半導体基板12とエピタキシャル層13
との間にN+ 型の第1埋め込み拡散層32とN+ 型の第
2埋め込み拡散層52とが形成されている。またエピタ
キシャル層13には素子分離領域となるLOCOS酸化
膜14が形成されている。
That is, the semiconductor substrate 11 is, for example, a P-type semiconductor substrate 12 on which an N-type epitaxial layer 13 is formed.
An N + -type first buried diffusion layer 32 and an N + -type second buried diffusion layer 52 are formed between and. Further, a LOCOS oxide film 14 serving as an element isolation region is formed on the epitaxial layer 13.

【0014】上記エピタキシャル層13には第1埋め込
み拡散層32に接続するN+ 型の第1コレクタ取り出し
拡散層33が形成されている。また第1埋め込み拡散層
32の上方におけるエピタキシャル層13の上層の一部
分には第1ベース領域34が形成されている。この第1
ベース領域34の上層の一部分には第1エミッタ領域3
5が形成されている。
An N + type first collector extraction diffusion layer 33 connected to the first buried diffusion layer 32 is formed in the epitaxial layer 13. A first base region 34 is formed in a part of the upper layer of the epitaxial layer 13 above the first buried diffusion layer 32. This first
The first emitter region 3 is formed on a part of the upper layer of the base region 34.
5 is formed.

【0015】さらに上記エピタキシャル層13には第2
埋め込み拡散層52に接続するN+型の第2コレクタ取
り出し拡散層53が形成されている。また第2埋め込み
拡散層52の上方におけるエピタキシャル層13の上層
の一部分には第2ベース領域54が形成されている。こ
の第2ベース領域54の上層の一部分には第2エミッタ
領域55が形成されている。
Further, the epitaxial layer 13 has a second
An N + -type second collector extraction diffusion layer 53 connected to the buried diffusion layer 52 is formed. A second base region 54 is formed in a part of the upper layer of the epitaxial layer 13 above the second buried diffusion layer 52. A second emitter region 55 is formed in a part of the upper layer of the second base region 54.

【0016】上記第1ベース領域34は、上記第2ベー
ス領域54よりも低い不純物濃度で形成されている。な
お、図では、層間絶縁膜および各領域に接続する電極の
図示は省略した。
The first base region 34 is formed with an impurity concentration lower than that of the second base region 54. It should be noted that the illustration of the interlayer insulating film and the electrodes connected to each region is omitted in the drawing.

【0017】上記半導体装置1では、第2ベース領域5
4よりも第1ベース領域34のほうが低い不純物濃度で
形成されていることから、第1バイポーラトランジスタ
31は第2バイポーラトランジスタ51よりも高耐圧化
される。また第1ベース領域34と第2ベース領域54
とでは不純物濃度が異なるために、第2バイポーラトラ
ンジスタ51の不純物濃度よりも高い濃度に第2ベース
領域54を形成して、第1ベース領域34のベース幅を
短縮できる。このため、第2バイポーラトランジスタ5
1は高速化される。
In the semiconductor device 1, the second base region 5
Since the first base region 34 is formed with a lower impurity concentration than the fourth base region 34, the first bipolar transistor 31 has a higher breakdown voltage than the second bipolar transistor 51. In addition, the first base region 34 and the second base region 54
Since the impurity concentrations of and are different, the second base region 54 can be formed at a concentration higher than that of the second bipolar transistor 51, and the base width of the first base region 34 can be shortened. Therefore, the second bipolar transistor 5
1 is speeded up.

【0018】上記構成の半導体装置1は、例えば高速化
のために出力バッファにバイポーラトランジスタを用い
た入出力回路に適用できる。例えば、第1バイポーラト
ランジスタ31で出力バッファ回路のバイポーラトラン
ジスタを構成し、上記第2バイポーラトランジスタ51
で出力バッファ回路以外の回路のバイポーラトランジス
タを構成する。
The semiconductor device 1 having the above structure can be applied to, for example, an input / output circuit using a bipolar transistor as an output buffer for speeding up. For example, the first bipolar transistor 31 constitutes a bipolar transistor of the output buffer circuit, and the second bipolar transistor 51
Constitutes a bipolar transistor for circuits other than the output buffer circuit.

【0019】ここで、Bi−CMOSICのうちのBi
−CMOSインバータについて説明する。図2に示すよ
うな一般的に用いられているBi−CMOSインバータ
201では、二つのバイポーラトランジスタQ1,Q2
のうち、バイポーラトランジスタQ1にのみエミッタ・
ベース間に逆バイアスが掛かる。
Here, Bi of the Bi-CMOS IC
The CMOS inverter will be described. In the commonly used Bi-CMOS inverter 201 as shown in FIG. 2, two bipolar transistors Q1 and Q2 are used.
Of these, only the bipolar transistor Q1 has an emitter
Reverse bias is applied between bases.

【0020】次に図3によって、上記Bi−CMOSイ
ンバータ201に入力される電位の波形1,バイポーラ
トランジスタQ1のベース電位波形2およびBi−CM
OSインバータの入力が低レベルから高レベルに遷移し
た際のインバータの出力波形3(=Q1のエミッタ電
位)を説明する。図では、縦軸に電位を示し、横軸に時
間を示す。図に示すように、Bi−CMOSインバータ
においてエミッタ・ベース間にかかる逆バイアスは電源
電圧に比較して十分に小さい値になる。これはNAND
やNOR等の他の基本ゲートについても同様である。そ
してエミッタ・ベース間耐圧はこの逆バイアスの値より
も大きければ良いので、エミッタ・コレクタ間耐圧より
も十分に小さい値に設定できることがわかる。
Next, referring to FIG. 3, the waveform of the potential input to the Bi-CMOS inverter 201, the base potential waveform 2 of the bipolar transistor Q1, and the Bi-CM.
The output waveform 3 (= emitter potential of Q1) of the inverter when the input of the OS inverter transits from the low level to the high level will be described. In the figure, the vertical axis represents the potential and the horizontal axis represents the time. As shown in the figure, in the Bi-CMOS inverter, the reverse bias applied between the emitter and the base has a value sufficiently smaller than the power supply voltage. This is a NAND
The same applies to other basic gates such as NOR and NOR. It can be seen that the breakdown voltage between the emitter and the base may be set to a value sufficiently smaller than the breakdown voltage between the emitter and collector because it is sufficient if it is larger than the reverse bias value.

【0021】次に図4によって、高速化のために出力バ
ッファにバイポーラトランジスタを用いた入出力回路2
11のエミッタ・ベース間耐圧の限界値について説明す
る。出力制御信号をC−、データ信号をD、入力信号を
I−とすると、C−が高レベルのときQ1,Q2のベー
スは0Vになり、出力バッファはHigh−Z状態にな
る。CMOSレベル入力を許容するICの場合、この状
態で絶対最大定格電圧が入力しても破壊しないことを保
証する必要がある。したがって、出力バッファのバイポ
ーラトランジスタのエミッタ・ベース間耐圧は絶対最大
定格電圧以上でなければならない。したがって、バイポ
ーラトランジスタの高速化のためのベース幅低減と、ベ
ース濃度の増加は基本ゲートよりも出力バッファによっ
て制限される。
Next, referring to FIG. 4, an input / output circuit 2 using a bipolar transistor as an output buffer for speeding up.
The limit value of the breakdown voltage between the emitter and the base of No. 11 will be described. When the output control signal is C-, the data signal is D, and the input signal is I-, the bases of Q1 and Q2 are 0 V when C- is at a high level, and the output buffer is in the High-Z state. In the case of an IC that allows CMOS level input, it is necessary to ensure that the IC will not be destroyed even if the absolute maximum rated voltage is input in this state. Therefore, the withstand voltage between the emitter and the base of the bipolar transistor of the output buffer must be higher than the absolute maximum rated voltage. Therefore, the reduction of the base width for increasing the speed of the bipolar transistor and the increase of the base concentration are limited by the output buffer rather than the basic gate.

【0022】したがって、上記半導体装置1では、第1
バイポーラトランジスタ(出力バッファのバイポーラト
ランジスタ)31のエミッタ・ベース間耐圧を、例えば
7V程度とすれば、絶対最大定格電圧4.6Vよりも十
分に大きくなる。また、第2バイポーラトランジスタ
(出力バッファ以外のバイポーラトランジスタ)51の
エミッタ・ベース間耐圧を、例えば4.5V程度として
も、3.3V版IC(絶対最大定格4.6V)の出力バ
ッファ以外のバイポーラトランジスタとして用いるため
に問題はない。このように、第1ベース領域34の不純
物濃度が第2ベース領域54の不純物濃度よりも低く形
成されていることから、第1バイポーラトランジスタ
(出力バッファ回路のバイポーラトランジスタ)31の
エミッタ・ベース間耐圧は第2バイポーラトランジスタ
(出力バッファ回路以外のバイポーラトランジスタ)5
1よりも高くなる。このことより、大部分のバイポーラ
トランジスタを高速化に適したベース領域の不純物濃度
とすることが可能となる。
Therefore, in the semiconductor device 1, the first
If the withstand voltage between the emitter and the base of the bipolar transistor (bipolar transistor of the output buffer) 31 is set to, for example, about 7V, the absolute maximum rated voltage is sufficiently higher than 4.6V. Also, even if the emitter-base breakdown voltage of the second bipolar transistor (bipolar transistor other than the output buffer) 51 is set to, for example, about 4.5V, a bipolar other than the output buffer of the 3.3V version IC (absolute maximum rating 4.6V). There is no problem because it is used as a transistor. As described above, since the impurity concentration of the first base region 34 is formed lower than that of the second base region 54, the emitter-base breakdown voltage of the first bipolar transistor (bipolar transistor of the output buffer circuit) 31. Is the second bipolar transistor (bipolar transistor other than the output buffer circuit) 5
It will be higher than 1. As a result, most of the bipolar transistors can have the impurity concentration of the base region suitable for high speed operation.

【0023】次に本発明の半導体装置の製造方法に係わ
る実施例を図5の製造工程図によって説明する。図で
は、一例として出力バッファにバイポーラトランジスタ
を用いたBi−CMOSの入出力回路の製造方法を示
す。なお、上記図1で説明したのと同様の構成要素には
同一の符号を付す。
Next, an embodiment relating to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG. In the figure, as an example, a method of manufacturing a Bi-CMOS input / output circuit using a bipolar transistor as an output buffer is shown. The same components as those described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0024】図5の(1)に示すように、既知の方法に
よって、P型の半導体基板12にN + 型の第1,第2埋
め込み拡散層32,52を形成する。その後半導体基板
12上にN型のエピタキシャル層13を形成して半導体
基体11を形成する。次いで、上記エピタキシャル層1
3上の所定位置に素子分離となるLOCOS酸化膜14
を形成した後、NMOSトランジスタ領域のエピタキシ
ャル層13にPウエル15を形成し、PMOSトランジ
スタ領域のエピタキシャル層13にNウエル16を形成
する。さらにPMOSトランジスタ領域とNMOSトラ
ンジスタ領域とのエピタキシャル層13上に各ゲート7
1,91を形成する。
As shown in (1) of FIG.
Therefore, the P-type semiconductor substrate 12 has N +First and second embedding of mold
The embedded diffusion layers 32 and 52 are formed. Then semiconductor substrate
N-type epitaxial layer 13 is formed on 12 to form a semiconductor
The base 11 is formed. Then, the epitaxial layer 1
LOCOS oxide film 14 for element isolation at a predetermined position on 3
Of the NMOS transistor region after forming the
P-well 15 is formed in the gate layer 13 to form a PMOS transistor.
N well 16 is formed in the epitaxial layer 13 in the star region
I do. Furthermore, the PMOS transistor area and the NMOS transistor area
Each gate 7 on the epitaxial layer 13 with the transistor region.
1, 91 are formed.

【0025】続いて、N型不純物として例えばリン(P
+ )を用いたイオン注入を行って、エピタキシャル層1
3のNMOSトランジスタ領域にN+ 型のソース・ドレ
イン拡散層72,73を形成する。それとともに、第1
バイポーラトランジスタ領域には、上記第1埋め込み拡
散層32に接続するN+ 型の第1コレクタ取り出し拡散
層33を形成する。さらに第2バイポーラトランジスタ
領域には、上記第2埋め込み拡散層52に接続するN+
型の第2コレクタ取り出し拡散層53を形成する。
Then, for example, phosphorus (P
+ ) Is used to perform ion implantation to form an epitaxial layer 1
N + type source / drain diffusion layers 72 and 73 are formed in the NMOS transistor region 3 of FIG. Along with that, the first
An N + -type first collector extraction diffusion layer 33 connected to the first buried diffusion layer 32 is formed in the bipolar transistor region. Further, in the second bipolar transistor region, N + connected to the second buried diffusion layer 52 is connected.
A second collector extraction diffusion layer 53 of the mold is formed.

【0026】次いで、P型不純物として例えば二フッ化
ホウ素(BF2 + )を用いたイオン注入によって、エピ
タキシャル層13のPMOSトランジスタ領域のP+
ース・ドレイン拡散層92,93を形成する。それとと
もに、第1バイポーラトランジスタ領域におけるエピタ
キシャル層13の上層の一部分に第1外部ベース拡散層
36を形成し、第2バイポーラトランジスタ領域におけ
るエピタキシャル層13の上層の一部分に第2外部ベー
ス拡散層56を形成する。ここまでは、既知の方法によ
る。
Next, P + source / drain diffusion layers 92, 93 in the PMOS transistor region of the epitaxial layer 13 are formed by ion implantation using, for example, boron difluoride (BF 2 + ) as a P-type impurity. At the same time, the first external base diffusion layer 36 is formed in a part of the upper layer of the epitaxial layer 13 in the first bipolar transistor region, and the second external base diffusion layer 56 is formed in a part of the upper layer of the epitaxial layer 13 in the second bipolar transistor region. Form. Up to this point, a known method is used.

【0027】なお、上記イオン注入の前にNMOSトラ
ンジスタおよびPMOSトランジスタのLDD拡散層を
形成してもよい。
The LDD diffusion layers of the NMOS transistor and the PMOS transistor may be formed before the above ion implantation.

【0028】その後図5の(2)に示すように、例えば
レジストでマスク111を形成し、リソグラフィーによ
って、第2バイポーラトランジスタ(出力バッファ以外
のバイポーラトランジスタ)のベース領域54を形成す
る部分上のマスク111に開口部112を形成する。そ
してイオン注入法によって、上記開口部112からエピ
タキシャル層13に不純物として例えば二フッ化ホウ素
(BF2 + )を注入する。そのときの注入条件は、打ち
込みエネルギーを例えば55keV、ドーズ量を例えば
4×1013cm-2に設定する。そして第2外部ベース拡
散層56に接続する第2ベース領域(真性ベース領域)
54を形成する。なお。このイオン注入は、PMOSの
LDD(Lightly Doped Drain )を形成するためのイオ
ン注入と兼用できる。
Thereafter, as shown in FIG. 5B, a mask 111 is formed of, for example, a resist, and a mask is formed on a portion where the base region 54 of the second bipolar transistor (a bipolar transistor other than the output buffer) is formed by lithography. An opening 112 is formed in 111. Then, for example, boron difluoride (BF 2 + ) is injected as an impurity into the epitaxial layer 13 from the opening 112 by the ion injection method. The implantation conditions at that time are set such that the implantation energy is, for example, 55 keV, and the dose amount is, for example, 4 × 10 13 cm −2 . The second base region (intrinsic base region) connected to the second external base diffusion layer 56
54 is formed. Incidentally. This ion implantation can also be used as an ion implantation for forming a LDD (Lightly Doped Drain) of the PMOS.

【0029】続いてアッシングまたはウェット処理によ
って、上記マスク111を除去する。その後図5の
(3)に示すように、例えばレジストでマスク113を
形成し、リソグラフィーによって、第1バイポーラトラ
ンジスタ(出力バッファのバイポーラトランジスタ)の
第1ベース領域34を形成する部分上のマスク113に
開口部114を形成する。そしてイオン注入法によっ
て、上記開口部114からエピタキシャル層13に不純
物として例えば二フッ化ホウ素(BF2 + )を注入す
る。そのときの注入条件は、打ち込みエネルギーを例え
ば90keV、ドーズ量を例えば1×1013cm-2に設
定する。そして第1外部ベース拡散層36に接続する第
1ベース領域(真性ベース領域)34を形成する。
Subsequently, the mask 111 is removed by ashing or wet processing. Thereafter, as shown in (3) of FIG. 5, a mask 113 is formed by, for example, a resist, and is formed by lithography on the mask 113 on a portion where the first base region 34 of the first bipolar transistor (the bipolar transistor of the output buffer) is formed. The opening 114 is formed. Then, for example, boron difluoride (BF 2 + ) is injected as an impurity into the epitaxial layer 13 from the opening 114 by an ion implantation method. Implantation conditions at that time are set such that the implantation energy is 90 keV and the dose amount is 1 × 10 13 cm −2 , for example. Then, a first base region (intrinsic base region) 34 connected to the first external base diffusion layer 36 is formed.

【0030】その後、アッシングまたはウェット処理等
によって、上記マスク113を除去する。次いで図5の
(4)に示すように、表面側の全面に絶縁膜(例えばS
iO 2 膜)17を成膜した後、リソグラフィーとエッチ
ングとによって、上記第1,第2ベース領域34,54
上の絶縁膜14に第1,第2エミッタコンタクト37,
57を開口する。さらにCVD法によって、多結晶シリ
コン膜を堆積した後、上記多結晶シリコン膜にヒ素(A
+ )を例えば1×1016cm-2程度のドーズ量でイオ
ン注入してから、この多結晶シリコン膜をパターニング
して、上記第1ベース領域34に接続する第1エミッタ
電極パターン38を形成する。それとともに、上記第2
ベース領域54に接続する第2エミッタ電極パターン5
8を形成する。
After that, ashing or wet treatment etc.
The mask 113 is removed by. Then in FIG.
As shown in (4), an insulating film (for example, S
iO 2After film 17 is formed, lithography and etching are performed.
And the first and second base regions 34, 54 by
On the upper insulating film 14, the first and second emitter contacts 37,
57 is opened. Furthermore, by the CVD method, polycrystalline silicon
After depositing a con film, arsenic (A
s+) Is, for example, 1 × 1016cm-2Io with a dose of about
Patterning this polycrystalline silicon film after
The first emitter connected to the first base region 34
The electrode pattern 38 is formed. Along with that, the second
Second emitter electrode pattern 5 connected to the base region 54
8 is formed.

【0031】さらに層間絶縁膜21を堆積した後、90
0℃、30分間程度の熱処理を行う。そして、第1ベー
ス領域34に第1エミッタ電極パターン38中のヒ素
(As)を拡散して第1エミッタ領域35を形成して、
第1バイポーラトランジスタ31が構成される。同時に
第2ベース領域54に第2エミッタ電極パターン58中
のヒ素(As)を拡散して第2エミッタ領域55を形成
して、第2バイポーラトランジスタ51が構成される。
その後リソグラフィーとエッチングとによって、層間絶
縁膜21と絶縁膜17とに金属配線層と下層との接続を
行うための各コンタクトホール22を形成する。続いて
金属配線層を成膜し、その金属配線層をパターニングし
て各コンタクトホール22を通る各配線23を形成す
る。
After further depositing the interlayer insulating film 21, 90
Heat treatment is performed at 0 ° C. for about 30 minutes. Then, arsenic (As) in the first emitter electrode pattern 38 is diffused into the first base region 34 to form the first emitter region 35,
The first bipolar transistor 31 is configured. At the same time, arsenic (As) in the second emitter electrode pattern 58 is diffused into the second base region 54 to form the second emitter region 55, thereby forming the second bipolar transistor 51.
Thereafter, each contact hole 22 for connecting the metal wiring layer and the lower layer is formed in the interlayer insulating film 21 and the insulating film 17 by lithography and etching. Subsequently, a metal wiring layer is formed, and the metal wiring layer is patterned to form each wiring 23 passing through each contact hole 22.

【0032】なお、上記製造方法において、第2工程の
イオン注入と第3工程のイオン注入は、どちらを先に行
ってもよい。
In the above manufacturing method, either the ion implantation in the second step or the ion implantation in the third step may be performed first.

【0033】上記半導体装置の製造方法では、第1ベー
ス領域34と第2ベース領域54とをイオン注入によっ
て形成する際に、第1ベース領域34を形成するイオン
注入を、第2ベース領域54を形成するイオン注入より
も低いドーズ量でかつ高い打ち込みエネルギーで行うこ
とから、第1ベース領域34よりも第2ベース領域54
のほうが高濃度で浅く形成される。このため、第1バイ
ポーラトランジスタ31よりも第2バイポーラトランジ
スタ51の方が高速化される。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, when the first base region 34 and the second base region 54 are formed by ion implantation, the ion implantation for forming the first base region 34 is performed and the ion implantation for forming the second base region 54 is performed. Since the implantation is performed with a lower dose amount and higher implantation energy than the ion implantation to be formed, the second base region 54 is larger than the first base region 34.
Is more concentrated and shallower. Therefore, the speed of the second bipolar transistor 51 is higher than that of the first bipolar transistor 31.

【0034】また、上記半導体装置の製造方法におい
て、第1バイポーラトランジスタ31を出力バッファの
バイポーラトランジスタとし、第2バイポーラトランジ
スタ51を出力バッファ以外のバイポーラトランジスタ
とする。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, the first bipolar transistor 31 is a bipolar transistor of the output buffer, and the second bipolar transistor 51 is a bipolar transistor other than the output buffer.

【0035】このような構成を上記製造方法で製造した
場合では、第1バイポーラトランジスタ(出力バッファ
のバイポーラトランジスタ)31のエミッタ・ベース間
耐圧は7V程度になり、絶対最大定格電圧4.6Vより
も十分に大きくなる。また、第2バイポーラトランジス
タ(出力バッファ以外のバイポーラトランジスタ)51
のエミッタ・ベース間耐圧は4.5V程度となるため、
3.3V版IC(絶対最大定格4.6V)の出力バッフ
ァには用いることができない耐圧ではあるが、出力バッ
ファ以外でしか用いないために問題はない。
When such a structure is manufactured by the above manufacturing method, the withstand voltage between the emitter and the base of the first bipolar transistor (the bipolar transistor of the output buffer) 31 is about 7V, which is higher than the absolute maximum rated voltage of 4.6V. Be big enough. In addition, the second bipolar transistor (bipolar transistor other than the output buffer) 51
Since the withstand voltage between the emitter and base is about 4.5V,
Although the withstand voltage cannot be used for the output buffer of 3.3V version IC (absolute maximum rating 4.6V), there is no problem because it is used only for the output buffer.

【0036】このように、第1バイポーラトランジスタ
31と第2バイポーラトランジスタ51の第1ベース領
域34と第2ベース領域54とを形成するイオン注入を
別工程で行い、第1バイポーラトランジスタ(出力バッ
ファ回路のバイポーラトランジスタ)31のエミッタ・
ベース間耐圧を第2バイポーラトランジスタ(出力バッ
ファ回路以外のバイポーラトランジスタ)51よりも高
くすることにより、大部分のバイポーラトランジスタを
高速化に適したベースイオン注入条件で製造することが
可能となる。
As described above, the ion implantation for forming the first base region 34 and the second base region 54 of the first bipolar transistor 31 and the second bipolar transistor 51 is performed in a separate process, and the first bipolar transistor (output buffer circuit) is formed. Bipolar transistor of 31)
By setting the inter-base breakdown voltage higher than that of the second bipolar transistor (bipolar transistor other than the output buffer circuit) 51, most of the bipolar transistors can be manufactured under the base ion implantation conditions suitable for speeding up.

【0037】上記実施例では、耐圧が異なる2種類のバ
イポーラトランジスタを例にして説明したが、例えば耐
圧が3種類以上に異なる複数のバイポーラトランジスタ
に関しても同様に、ベース領域の不純物濃度を変えるこ
とによって、要求される耐圧の許容範囲内で最も高速な
バイポーラトランジスタを形成することが可能である。
その場合には、各バイポーラトランジスタの要求される
耐圧に対応した不純物濃度のベース領域を形成する条件
でイオン注入を行えばよい。その際、イオン注入マスク
を形成するマスク工程は、各イオン注入条件が異なる毎
に行う必要がある。
In the above embodiment, two kinds of bipolar transistors having different withstand voltages have been described as an example. However, for a plurality of bipolar transistors having different withstand voltages of three kinds or more, similarly, by changing the impurity concentration of the base region. It is possible to form the fastest bipolar transistor within the required withstand voltage tolerance range.
In that case, the ion implantation may be performed under the condition of forming the base region having the impurity concentration corresponding to the required breakdown voltage of each bipolar transistor. At this time, the mask process of forming the ion implantation mask needs to be performed every time the ion implantation conditions are different.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の半導体装
置によれば、第2バイポーラトランジスタのベース領域
よりも第1バイポーラトランジスタのベース領域のほう
が低い不純物濃度で形成されているので、第1バイポー
ラトランジスタは第2バイポーラトランジスタよりも高
耐圧化できる。言い換えれば、第2バイポーラトランジ
スタのベース領域は第1バイポーラトランジスタのベー
ス領域よりも高濃度で浅く形成できるので、第2バイポ
ーラトランジスタのベース幅を短縮することが可能にな
り、それによって、第2バイポーラトランジスタの高速
化が図れる。また、出力バッファ以外のバイポーラトラ
ンジスタを第2バイポーラトランジスタで形成した半導
体装置によれば、出力バッファ以外のバイポーラトラン
ジスタが高速化できるので、ICの動作速度の向上が図
れる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the base region of the first bipolar transistor is formed with a lower impurity concentration than the base region of the second bipolar transistor. The bipolar transistor can have a higher breakdown voltage than the second bipolar transistor. In other words, since the base region of the second bipolar transistor can be formed with a higher concentration and shallower than the base region of the first bipolar transistor, it is possible to shorten the base width of the second bipolar transistor, and thus the second bipolar transistor can be shortened. The transistor speed can be increased. Further, according to the semiconductor device in which the bipolar transistor other than the output buffer is formed by the second bipolar transistor, the bipolar transistor other than the output buffer can be speeded up, so that the operating speed of the IC can be improved.

【0039】本発明の製造方法によれば、第1バイポー
ラトランジスタのベース領域を形成するイオン注入を、
第2バイポーラトランジスタのベース領域を形成するイ
オン注入とは別に低いドーズ量でかつ高い打ち込みエネ
ルギーで行うので、第1バイポーラトランジスタのベー
ス領域よりも第2バイポーラトランジスタのベース領域
のほうが高濃度で浅く形成できる。このため、第1バイ
ポーラトランジスタよりも第2バイポーラトランジスタ
を高速化できる。また、出力バッファ以外のバイポーラ
トランジスタを第2バイポーラトランジスタで形成する
製造方法によれば、出力バッファ以外のバイポーラトラ
ンジスタを高速化出来るので、ICの動作速度の向上が
図れる。
According to the manufacturing method of the present invention, the ion implantation for forming the base region of the first bipolar transistor is performed.
Since the ion implantation for forming the base region of the second bipolar transistor is performed with a low dose amount and high implantation energy, the base region of the second bipolar transistor is formed with a high concentration and a shallower depth than the base region of the first bipolar transistor. it can. Therefore, the speed of the second bipolar transistor can be made higher than that of the first bipolar transistor. Further, according to the manufacturing method in which the bipolar transistor other than the output buffer is formed by the second bipolar transistor, the bipolar transistor other than the output buffer can be sped up, so that the operating speed of the IC can be improved.

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

【図1】本発明の半導体装置に係わる実施例の概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment relating to a semiconductor device of the present invention.

【図2】Bi−CMOSインバータの回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a Bi-CMOS inverter.

【図3】Bi−CMOSインバータの入出力波形図であ
る。
FIG. 3 is an input / output waveform diagram of a Bi-CMOS inverter.

【図4】Bi−CMOSの入出力回路図である。FIG. 4 is an input / output circuit diagram of Bi-CMOS.

【図5】本発明の製造方法に係わる実施例の製造工程図
である。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of an example according to the manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】 1 半導体装置 31 第1バイポーラトランジスタ 34 第1ベース領域 51 第2バイポーラトランジスタ 54 第2ベース領域[Description of Reference Signs] 1 semiconductor device 31 first bipolar transistor 34 first base region 51 second bipolar transistor 54 second base region

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/73

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1バイポーラトランジスタと第2バイ
ポーラトランジスタとを同一チップ内に搭載した半導体
装置であって、 前記第1バイポーラトランジスタのベース領域は、前記
第2バイポーラトランジスタのベース領域よりも低い不
純物濃度で形成されていることを特徴とする半導体装
置。
1. A semiconductor device in which a first bipolar transistor and a second bipolar transistor are mounted in the same chip, wherein a base region of the first bipolar transistor is lower in impurity than a base region of the second bipolar transistor. A semiconductor device, which is formed with a high concentration.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記第1バイポーラトランジスタは出力バッファ回路を
構成するバイポーラトランジスタであり、前記第2バイ
ポーラトランジスタは出力バッファ回路以外の回路を構
成するバイポーラトランジスタであることを特徴とする
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first bipolar transistor is a bipolar transistor forming an output buffer circuit, and the second bipolar transistor is a bipolar transistor forming a circuit other than the output buffer circuit. A semiconductor device characterized by the above.
【請求項3】 第1バイポーラトランジスタと第2バイ
ポーラトランジスタとを同一チップ内に搭載した半導体
装置の製造方法において、 第1バイポーラトランジスタのベース領域と第2バイポ
ーラトランジスタのベース領域とを別々のイオン注入工
程によって形成し、その際に、第1バイポーラトランジ
スタのベース領域を形成するイオン注入を、第2バイポ
ーラトランジスタのベース領域を形成するイオン注入よ
りも低いドーズ量でかつ高い打ち込みエネルギーで行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device in which a first bipolar transistor and a second bipolar transistor are mounted in the same chip, wherein the base region of the first bipolar transistor and the base region of the second bipolar transistor are separately ion-implanted. Characterized in that the ion implantation for forming the base region of the first bipolar transistor is performed with a lower dose amount and higher implantation energy than the ion implantation for forming the base region of the second bipolar transistor. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第1バイポーラトランジスタは出力バッファ回路を
構成するバイポーラトランジスタであり、前記第2バイ
ポーラトランジスタは出力バッファ回路以外の回路を構
成するバイポーラトランジスタであることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the first bipolar transistor is a bipolar transistor that constitutes an output buffer circuit, and the second bipolar transistor is a bipolar transistor that constitutes a circuit other than the output buffer circuit. A method of manufacturing a semiconductor device, which is a transistor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100346822B1 (en) * 2000-10-12 2002-08-03 페어차일드코리아반도체 주식회사 A method for fabrication of semiconductor devices comprising bipolar transistor and resistors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100346822B1 (en) * 2000-10-12 2002-08-03 페어차일드코리아반도체 주식회사 A method for fabrication of semiconductor devices comprising bipolar transistor and resistors

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