JPH0855924A - 表面チャネルPMOSトランジスタを有するBiCMOS処理工程 - Google Patents
表面チャネルPMOSトランジスタを有するBiCMOS処理工程Info
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Abstract
Sトランジスタ64、及びP形ポリシリコン・レジスタ
70をもつBiCMOS装置10を提供する。バイポー
ラ・トランジスタ60は、ウエル領域18に形成された
エミッタ電極30、ベース領域26、及びコレクタ領域
を有する。PMOSトランジスタ64は、ソース/ドレ
イン領域52、ゲート電極40、及びゲート酸化物28
を有する。PMOSトランジスタ64は、さらに同じポ
リシリコン層の外に形成され、同じ厚さを持つ。もし望
ましければ、エミッタ電極30とゲート電極40はケイ
化されても良い。
Description
処理工程に関し、更に詳細には表面チャネルPMOSト
ランジスタを有するBiCMOS装置及び処理工程に関
連する。
構造及びバイポーラ・トランジスタを集積することが、
強く要望されてきている。当業者には良く知られている
ように、デジタル機能及び線形機能が、バイポーラまた
は金属酸化物半導体(MOS)技術のいずれかを使った
集積回路により実行されることが多い。バイポーラは、
特に相補型MOS(CMOS)回路と比較すると電力消
費が大きいが、MOS回路よりも、もちろん動作速度が
大きく、かつ駆動電流が大きい回路を集積する。製造技
術の進歩により、バイポーラ・トランジスタ及びCMO
Sトランジスタの両方を同じ集積回路の中で使用するこ
とが可能になっている。これは、通常、BiCMOS装
置と呼ばれている。
トランジスタは典型的には、バイポーラ・トランジスタ
のベースにモート領域を、エミッタにドープされたポリ
シリコンをコレクタにウエル領域を、用いて形成され
る。レジスタは典型的にN形にドープされた拡散領域又
はポリシリコンから成る。CMOS回路はNMOSトラ
ンジスタとPMOSトランジスタから成る。PMOSト
ランジスタをスケ−ル(scale )し、低閾値電圧を提供
するため、表面チャネルPMOSトランジスタを用いる
ことが望ましい。このようにNMOSトランジスタ及び
PMOSトランジスタは、ゲートにドープされたポリシ
リコンを、ソース/ドレイン領域に拡散領域を用いる。
これにより、典型的にソース/ドレイン・インプラント
によってドープされたN+形及びP+形ポリシリコン・
ゲートの両方を必要とするため、処理工程が複雑にな
る。
は、ポリシリコン・ゲートを通ったゲート酸化物への適
切なドーピングを提供し得ない。NMOSゲートの適切
なドーピングは、バイポーラ・エミッタ・インプラント
中のNMOSゲートのインプラントによって成され得
る。PMOSゲートの改良されたドーピングは、ポリシ
リコンの厚さをスケ−ルすることによって成され得る。
しかし、ポリシリコンの厚さのスケ−ルは、エミッタ、
NMOSゲート、及びPMOSゲートに同一ポリシリコ
ン層を用いるBiCMOS処理工程において望ましくな
い。従って、ポリシリコンの厚さをスケ−ルする必要の
ないPMOSトランジスタにおいてゲート酸化物へのポ
リシリコンを介する適切なドーピングが必要とされてい
る。
MOSトランジスタ及びP形レジスタを有する半導体装
置の形成装置及び方法を開示する。例えばポリシリコン
などの導電層が半導体基板上に形成される。導電層の第
1の領域がP形不純物でインプラントされる。第1の領
域は、レジスタと複数のPMOSトランジスタとが形成
される部分に対応する。その後導電層はエッチングさ
れ、P形レジスタ及びPMOSトランジスタの各PMO
Sゲートを形成する。その後、複数のPMOSソース/
ドレイン領域が半導体基板に形成される。
の形成方法が開示される。第1の絶縁層が、第1のウエ
ル領域をもつ半導体基板の表面上に形成される。ベース
領域が第1のウエル領域にインプラントされる。その
後、第1の絶縁層がエッチングされ、ベース領域の一部
分を露出させる。次に、ポリシリコン層が半導体基板上
に形成され、ポリシリコン層の第1の領域がP形不純物
でインプラントされる。第1の領域は、レジスタと複数
のPMOSトランジスタとが形成される部分に対応す
る。バイポーラ・トランジスタと複数のNMOSトラン
ジスタとが形成される部分に対応するポリシリコン層の
第2の領域は、その後N形不純物でインプラントされ
る。次に、ポリシリコン層はエッチングされ、エミッタ
電極、PMOSゲート、NMOSゲート、及びレジスタ
を形成する。その後、P形不純物がPMOSゲートに隣
接する半導体基板にインプラントされ、各PMOSトラ
ンジスタに一対のPMOSソース/ドレイン領域を形成
し、そこでP形不純物も同時にPMOSゲートにインプ
ラントされる。その後、N形不純物がNMOSゲートに
隣接する半導体基板にインプラントされ、各PMOSト
ランジスタに一対のPMOSソース/ドレイン領域を形
成し、N形不純物も同時にNMOSゲートにインプラン
トされる。
むBiCMOS処理工程を提供することである。
の厚さをスケ−ルすることなくPMOSゲートを適切に
ドープするBiCMOS処理工程を提供することであ
る。
MOSトランジスタをスケ−ルし、ポリシリコンゲート
の厚さをスケ−ルすることなく低閾値電圧を提供するB
iCMOS処理工程を提供することである。
者であれば、これらの利点及び他の利点は明らかであ
る。
特記しない限り対応する部分を示す。
NMOSトランジスタと、PMOSトランジスタとP形
レジスタとを有するBiCMOS構造を説明する。
PMOSトランジスタ64、NMOSトランジスタ68
及びレジスタ70の断面図を示す。この構造体は、基板
12に形成され、この実施例ではP形シリコンである。
バイポーラ・トランジスタ60の中の埋込みN+形領域
14は、従来の方式のように、サブコレクタとして機能
し、N+形領域25はそれへの表面接触体を提供する。
N形領域18aは、バイポーラ・トランジスタ60のコ
レクタ領域として機能する。真性ベース26は、N形領
域18aの中に配置されたP形領域である。P+形領域
50はバイポーラ・トランジスタ60の外因性ベース領
域として機能する。エミッタ電極30は、絶縁層24の
開口部を通して真性ベース領域26にまで延長されるド
ープされたポリシリコン層であり得る。ケイ化物層56
はエミッタ電極30を覆い得る。
64のウエル領域である。同時係属中で、テキサス・イ
ンスツルメンツ・インコーポレイテツドに譲渡された米
国特許出願番号08/161,960、出願日12/03/93及び同08/1
06,458、出願日8/13/93 に記載されているように、PM
OSトランジスタ64はウエル領域18aに交互に形成
され得ることに留意されたい。P+形領域52はPMO
Sトランジスタ64のソース/ドレインとして機能す
る。N+形領域54はNMOSトランジスタ68のソー
ス/ドレインとして機能する。ゲート酸化物28はゲー
ト40とN領域18bとP領域20との間に配置され
る。ドープされたポリシリコンは、トランジスタ64及
び68のゲート40を形成するために用いられる。ゲー
ト40はケイ化物層56を形成するため任意にケイ化さ
れ得る。
コンからなり、絶縁領域22上部に配置される。N形レ
ジスタではなくP形レジスタを持つ利点はPMOSゲー
トは、ソース/ドレイン・インプラント中にレジスタと
同時に両方インプラントされ得ることである。このよう
に、PMOSゲートの適切なドーピングは、ポリシリコ
ンの厚みをスケ−ルすることなく成され得る。
26をコレクタ接続25から、トランジスタ64及び6
8を互いに、Pチャネルトランジスタ64をバイポーラ
・トランジスタ60から隔離する。N+形領域14はト
ランジスタ60及び64は埋込みP+領域によって隔離
され、N領域18a、18bはP領域20によって隔離
され、それによって、2個のトランジスタのN形領域1
8a、18bを異なる電位にすることができる。
み層16と、N形領域18a、18bと、P形領域20
と、フィールド絶縁領域22と絶縁層24とを形成した
後の構造体10を示す。埋込み層の形成方法は、199
0年9月18日発行で、テキサス・インスツルメンツ・
インコーポレイテツドに譲渡された、米国特許番号4,
958,213号に開示されている。フィールド絶縁層
領域22の製造方法は、1985年9月17日発行で、
テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテツドに
譲渡された、米国特許番号4,541,167号に開示
されている。絶縁層24は、アンチ・コオイ(Anti Koo
i )酸化と、その後の20オングストローム以下の厚さ
までのデグレイズと、更にその後の300オングストロ
ーム程度の厚さまでの熱酸化ダミーゲート酸化物とによ
り形成されたダミーゲート酸化物であってよい。本発明
により図2の構造体に組込まれたBiCMOS装置の形
成を以下に示す。
形不純物がインプラントされ、深いN形領域(コレクタ
接触体25)が形成される。この深いN形領域は、図3
に示されているように、N領域18aを通り、サブコレ
クタ、N形+領域14、に接触するように延長される。
次に、Vt 調整注入が実行される。1つはNMOSトラ
ンジスタ68に対するものであり、もう1つはPMOS
トランジスタに対するものである。更に図3に示されて
いるように、ベース領域26が、パターン化され、P形
不純物(例えば、ボロンが10Kevで7.013cm
-2)がインプラントされて形成される。
層24がデクレイズを使って除去され、ゲート酸化物層
28の様な絶縁層で置き換えられる。ゲート酸化物層2
8が100オングストローム程度の厚さに熱酸化によっ
て形成される。マスク層27がゲート酸化物層28の領
域の一部分を露出するために用いる。次に、露出された
酸化物がエッチングされ、ベース領域26の一部分が露
出される。そして、マスク層27が除去され、デグレイ
ズが(例えば10%HFで10秒間)実行され、界面酸
化物(interfacial oxide )を最小化する。図5に示さ
れているように、ポリシリコン層29の様な導電性材料
の層が、構造体の表面上にLPCVDの方法で蒸着され
る。ポリシリコン層29は約3500オングストローム
の厚さを持つ。
31は、ポリシリコン層29の領域を露出するために用
いられ、そこにPMOSゲート及びP形レジスタが形成
される。その後、露出された領域はボロンのような(例
えば20Kevで2E15)P形不純物でインプラント
される。
が除去されて、エミッタ及びNMOSゲートが形成され
る領域を露出するマスク層32で置き換えられる。露出
された領域は、その後、砒素あるいは砒素とリンの化合
物(砒素が100Kevで1E16)のようなN形不純
物でインプラントされる。マスク層32がその後除去さ
れる。
ープされた後、ポリシリコン29層がパターン形成さ
れ、図7に示すようにエッチングされ、エミッタ電極3
0と、ゲート40と、レジスタ70とを形成する。
いて軽くドープされたドレイン(LDD)44と46が
インプラントされ、側壁スペーサ48が形成され、ソー
ス/ドレイン52と54が形成される。LDD44はオ
プションであり、必ずしも形成する必要のないことを断
っておく。側壁スペーサ48は、誘電体層を蒸着し、異
方性エッチングすることにより、形成できる。側壁スペ
ーサ48は、好ましくは薄い酸化物上の窒化物から成る
が、酸化物のみであってもよい。側壁スペーサ48が形
成された後、ソース/ドレイン52及び54はP形及び
N形不純物でインプラントされ、それぞれアニールされ
る。
ンプラント中にインプラントされる。このように、NM
OSトランジスタゲートはエミッタ・インプラント及び
NMOSソース/ドレイン54のインプラントの間にイ
ンプラントされ、PMOSトランジスタゲートはレジス
タ・インプラント及びPMOSソース/ドレイン52の
インプラントの間にインプラントされる。こうして、N
MOSトランジスタ及びPMOSトランジスタ双方に適
したドーピングが実行される。
ース/ドレイン52及び54、エミッタ電極30がケイ
化した後、図1の活性化領域に対する接触体を作るため
に、相互接続用メタライゼーションが形成される。この
ような相互接続の形成方法は、当業者には周知である。
その後個々の回路が基板12の各部分から分離され、そ
こに、当業者には良く知られているように、外部接続を
ワイヤ・ボンディング、直接バンプ・ボンディング又は
同等の方法により、形成することができる。次に、個々
の回路が、デュアル・イン・ライン・パッケージ、チッ
プ・キャリア又は他の形式のパッケージの中に封止する
ことができる。このようなパッケージの1つの例は、1
985年1月22日発行で、テキサス・インスツルメン
ツ・インコーポレイテツドに譲渡された、米国特許番号
4,495,376号に開示されている。
れたが、本説明が限定的な意味に解釈されることを意図
しているのではない。上述の工程を異なる順序で実施す
るような、これら説明用の実施例の種々の変形及び組合
せばかりでなく、本発明の他の実施例も、本説明を参照
すればこの技術の分野の習熟者にとって明白である。し
たがって、添付の特許請求の範囲はあらゆるこれらの変
形及び組合せを包含することを意図する。
る。
導体基板の表面上に導電層を形成し、導電層の第1の領
域をP形不純物でインプラントし、前記第1の領域は複
数のPMOSトランジスタが形成される部分に対応し、
前記導電層をエッチングし、前記複数の各PMOSトラ
ンジスタにPMOSゲートを形成し、前記半導体基板に
PMOSソース/ドレイン領域を形成する工程を含む方
法。
数のバイポーラ・トランジスタ及び複数のNMOSトラ
ンジスタが形成される導電層の第2の領域をN形不純物
でインプラントし、前記導電層をエッチング工程は更に
前記複数の各NMOSトランジスタにエミッタ電極及び
NMOSゲートを形成し、複数のNMOSトランジスタ
の各々のために前記半導体基板に一対のNMOSソース
/ドレイン領域を形成する工程を更に含む方法。
記N形不純物が砒素から成る方法。
記N形不純物が砒素及びリンから成る方法。
記導電層をエッチングする前記工程の後、前記各PMO
Sゲート及びNMOSゲートの反対側の軽くドープされ
た領域をインプラントし、前記PMOS及びNMOSゲ
ートと、前記レジスタと前記エミッタ電極との各々に隣
接する側壁酸化物を形成する工程を更に含む方法。
記エミッタ電極と、前記NMOSゲート及びPMOSゲ
ートと、前記NMOS及びPMOSソース/ドレイン領
域とをケイ化する工程を更に含む方法。
記PMOSソース/ドレイン領域を形成する工程が、前
記PMOSソース/ドレイン領域及び前記PMOSゲー
トをP形不純物でインプラントし、前記PMOSソース
/ドレイン領域をアニールする工程を含む方法。
記P形不純物がボロンから成る方法。
記第1の領域もレジスタが形成される部分に対応し、前
記エッチング工程が前記レジスタを形成する方法。
法において、第1のウエル領域を有する半導体基板の表
面上に第1の絶縁層を形成し、前記第1の絶縁層にベー
ス領域をインプラントし、前記第1の絶縁層を除去し、
前記半導体基板の前記表面上に第2の絶縁層を形成し、
前記第2の絶縁層をエッチングして前記ベース領域の一
部を露出し、前記半導体基板の表面上にポリシリコン層
を形成し、ポリシリコン層の第1の領域をP形不純物で
インプラントし、前記第1の領域はレジスタと複数のP
MOSトランジスタとが形成される部分に対応し、バイ
ポーラ・トランジスタと複数のNMOSトランジスタと
が形成される部分に対応するポリシリコン層の第2の領
域をN形不純物でインプラントし、前記ポリシリコン層
をエッチングしてエミッタ電極と、PMOSゲートと、
NMOSゲートと前記レジスタとを形成し、N形不純物
を前記NMOSゲートに隣接する前記半導体基板にイン
プラントして、前記複数のPMOSトランジスタの各々
に一対のPMOSソース/ドレインを形成し、前記N形
不純物も同時に前記NMOSゲートにインプラントさ
れ、前記BiCMOS装置をアニールする工程を含む方
法。
て、前記N形不純物が砒素からなる方法。
て、前記N形不純物が砒素とリンからなる方法。
て、前記P形不純物がボロンからなる方法。
導体基板上に形成されたP形ドープされたポリシリコン
・レジスタと、前記半導体基板に形成された複数の表面
チャネルPMOSトランジスタであって、前記表面チャ
ネルPMOSトランジスタは各々が第1の不純物濃度の
ポリシリコン・ゲートと、第2の不純物濃度のソース/
ドレイン領域をもち、前記第1の不純物濃度が前記第2
の不純物濃度より大きい複数の表面チャネルPMOSト
ランジスタとを有するBiCMOS装置。
装置であって、所定の厚さのポリシリコン・エミッタ電
極をもつバイポーラ・トランジスタであって、前記ドー
プされた各ポリシリコン・ゲートも前記所定の厚さであ
るバイポーラ・トランジスタを更に含むBiCMOS装
置。
装置であって、前記ドープされた各ポリシリコン・ゲー
トが、前記P形ドープされたポリシリコン・レジスタよ
り大きい不純物濃度を有するBiCMOS装置。
装置であって、前記レジスタと前記ドープされたポリシ
リコン・ゲートとがボロン不純物を含むBiCMOS装
置。
装置であって、前記ドープされたポリシリコン・ゲート
と前記ポリシリコン・エミッタ電極との上のケイ化層を
さらに含むBiCMOS装置。
0、PMOSトランジスタ64、及びP形ポリシリコン
・レジスタ70をもつBiCMOS装置10を提供す
る。バイポーラ・トランジスタ60は、ウエル領域18
に形成されたエミッタ電極30、ベース領域26、及び
コレクタ領域を有する。PMOSトランジスタ64は、
ソース/ドレイン領域52、ゲート電極40、及びゲー
ト酸化物28を有する。PMOSトランジスタ64は、
さらに同じポリシリコン層の外に形成され、同じ厚さを
持つ。もし望ましければ、エミッタ電極30とゲート電
極40はケイ化されても良い。
S装置の断面図。
す断面図。
す断面図。
す断面図。
す断面図。
す断面図。
す断面図。
す断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体装置形成方法であって、 半導体基板の表面上に導電層を形成し、 導電層の第1の領域をP形不純物でインプラントし、前
記第1の領域は複数のPMOSトランジスタが形成され
る部分に対応し、 前記導電層をエッチングし、前記複数の各PMOSトラ
ンジスタにPMOSゲートを形成し、 前記半導体基板にPMOSソース/ドレイン領域を形成
する工程を含む方法。 - 【請求項2】 BiCMOS装置であって、 半導体基板上に形成されたP形ドープされたポリシリコ
ン・レジスタと、 前記半導体基板に形成された複数の表面チャネルPMO
Sトランジスタであって、前記表面チャネルPMOSト
ランジスタは各々が第1の不純物濃度のポリシリコン・
ゲートと、第2の不純物濃度のソース/ドレイン領域を
もち、前記第1の不純物濃度が前記第2の不純物濃度よ
り大きい複数の表面チャネルPMOSトランジスタとを
有するBiCMOS装置。
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