JPH0992742A - Semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor device and fabrication thereof

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JPH0992742A
JPH0992742A JP7245623A JP24562395A JPH0992742A JP H0992742 A JPH0992742 A JP H0992742A JP 7245623 A JP7245623 A JP 7245623A JP 24562395 A JP24562395 A JP 24562395A JP H0992742 A JPH0992742 A JP H0992742A
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JP
Japan
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layer
bipolar transistor
substrate
semiconductor device
transistor
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Shinohara
衛 篠原
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Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the operational performance and the current amplification factor of a bipolar transistor while preventing the digital-analog interference. SOLUTION: At the time of fabricating a semiconductor device where vertical bipolar transistors, lateral bipolar transistors and MOS transistors are arranged on one substrate 10, second conductivity type buried diffusion layers 13a, 13b are formed deeper than the buried collector layer 14a of vertical bipolar transistor under the regions 11b, 11c for forming a lateral bipolar transistor and a MOS transistor of the substrate 10. The collectorlayer 17b of the lateral bipolar transistor is formed in the same process as that for forming a first conductivity type isolation layer 17a between the well layer 17c of the MOS transistor and each transistor.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、同一基板にバイポ
ーラトランジスタとMOSトランジスタとを配置してな
るBi−MOS構造の半導体装置の製造方法及び半導体
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a Bi-MOS structure in which a bipolar transistor and a MOS transistor are arranged on the same substrate, and a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6(f)に示す半導体装置6は、いわ
ゆるBi−MOS構造の半導体装置であり、同一基板1
0に縦型のバイポーラトランジスタ(以下、V−Trと
記す)10aと横型のバイポーラトランジスタ(以下、
L−Trと記す)10bとMOSトランジスタ(以下、
MOS−Trと記す)10cとが配置されている。この
半導体装置6は、例えば、以下の手順で形成する。
2. Description of the Related Art A semiconductor device 6 shown in FIG. 6 (f) is a semiconductor device having a so-called Bi-MOS structure, and the same substrate 1 is used.
A vertical bipolar transistor (hereinafter referred to as V-Tr) 10a and a horizontal bipolar transistor (hereinafter, referred to as V-Tr) 0
L-Tr) 10b and a MOS transistor (hereinafter, referred to as “L-Tr”)
MOS-Tr) 10c is arranged. The semiconductor device 6 is formed by the following procedure, for example.

【0003】先ず、図5(a)に示すように、酸化処理
によってP型の半導体基板11の表面に第1酸化膜12
を成膜した後、既知のリソグラフィー法とエッチング法
とによってV−Trを形成するV−Tr領域11aとL
−Trを形成するL−Tr領域11bとの上方の第1酸
化膜12部分を除去する。次いで、酸化アンチモンを含
む雰囲気中で半導体基板11の熱処理を行い、V−Tr
領域11aにN型の埋め込みコレクタ層14aを形成し
L−Tr領域11bにN型の埋め込み拡散層14bを形
成する。
First, as shown in FIG. 5A, a first oxide film 12 is formed on the surface of a P-type semiconductor substrate 11 by an oxidation treatment.
After forming the film, the V-Tr regions 11a and L for forming the V-Tr by the known lithography method and etching method.
The portion of the first oxide film 12 above the L-Tr region 11b forming the −Tr is removed. Then, the semiconductor substrate 11 is heat-treated in an atmosphere containing antimony oxide to obtain V-Tr.
An N type buried collector layer 14a is formed in the region 11a, and an N type buried diffusion layer 14b is formed in the L-Tr region 11b.

【0004】上記第1酸化膜12を除去した後、図5
(b)に示すように、半導体基板11の上面にN型のエ
ピタキシャル層15を形成し、エピタキシャル層15と
半導体基板11とからなる基板10を形成する。
After removing the first oxide film 12, as shown in FIG.
As shown in (b), the N-type epitaxial layer 15 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11, and the substrate 10 including the epitaxial layer 15 and the semiconductor substrate 11 is formed.

【0005】次に、図5(c)に示すように、酸化処理
によって、基板10表面に第2酸化膜16を成膜する。
その後、既知のリソグラフィー法,イオン注入法及び熱
処理法などの拡散層形成技術によって、MOS−Trを
形成するMOS−Tr領域11cにウェル層17cを形
成し、各トランジスタ領域間にアイソレーション層17
aを形成する。これらのウェル層17cとアイソレーシ
ョン層17aとは、基板10の表面側からP型の半導体
基板11にまで達するP型拡散層として同一工程で形成
する。
Next, as shown in FIG. 5C, a second oxide film 16 is formed on the surface of the substrate 10 by oxidation treatment.
Thereafter, a well layer 17c is formed in the MOS-Tr region 11c forming the MOS-Tr by a diffusion layer forming technique such as a known lithography method, an ion implantation method, and a heat treatment method, and the isolation layer 17 is provided between the transistor regions.
a is formed. The well layer 17c and the isolation layer 17a are formed in the same step as a P-type diffusion layer reaching the P-type semiconductor substrate 11 from the front surface side of the substrate 10.

【0006】次いで、図6(d)に示すように、既知の
LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 法によっ
て、基板10の表面にLOCOS膜18を形成する。次
いで、LOCOS膜18から露出する基板10の表面に
薄い酸化膜19を成膜し、MOS−Tr領域11cにお
ける薄い酸化膜19上にポリシリコンゲート20を形成
する。その後、既知の拡散層形成技術によって、V−T
r領域11aにベース層21aを形成し、L−Tr領域
11bにエミッタ層21bとコレクタ層21cとを形成
する。これらの拡散層は、埋め込みコレクタ層14a及
び埋め込み拡散層14bに達しない深さのP型拡散層と
して同一工程で形成する。
Next, as shown in FIG. 6D, a LOCOS film 18 is formed on the surface of the substrate 10 by a known LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method. Then, a thin oxide film 19 is formed on the surface of the substrate 10 exposed from the LOCOS film 18, and a polysilicon gate 20 is formed on the thin oxide film 19 in the MOS-Tr region 11c. Then, by a known diffusion layer forming technique, V-T
A base layer 21a is formed in the r region 11a, and an emitter layer 21b and a collector layer 21c are formed in the L-Tr region 11b. These diffusion layers are formed in the same step as P-type diffusion layers having a depth that does not reach the buried collector layer 14a and the buried diffusion layer 14b.

【0007】次に、図6(e)に示すように、既知の拡
散層形成技術によって、V−Tr領域11aにエミッタ
層22aとコレクタコンタクト層22bを形成し、L−
Tr領域11bにベースコンタクト層22cを形成し、
MOS−Tr領域11cにソース層22dとドレイン層
22eとを形成する。これらの拡散層は、V−Tr領域
11aに形成したベース層21aよりも浅いN型拡散層
として同一工程で形成する。
Next, as shown in FIG. 6E, an emitter layer 22a and a collector contact layer 22b are formed in the V-Tr region 11a by a known diffusion layer forming technique, and L-
Forming a base contact layer 22c in the Tr region 11b,
A source layer 22d and a drain layer 22e are formed in the MOS-Tr region 11c. These diffusion layers are formed in the same step as N-type diffusion layers shallower than the base layer 21a formed in the V-Tr region 11a.

【0008】以上の工程を行った後、図6(f)に示す
ように、CVD(Chemical VaporeDeposition)法によ
って、基板10上に第3酸化膜23を形成し、既知の電
極形成法によって、各不純物拡散層に接続するアルミニ
ウム電極24を形成する。これによって、同一基板10
上にNPN接合を有するV−Tr10aとPNP接合を
有するL−Tr10bとNチャンネルのMOS−Tr1
0cとを配置してなる半導体装置6が形成される。
After performing the above steps, as shown in FIG. 6 (f), a third oxide film 23 is formed on the substrate 10 by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the third electrode film 23 is formed by the known electrode forming method. An aluminum electrode 24 connected to the impurity diffusion layer is formed. As a result, the same substrate 10
N-channel MOS-Tr1 with V-Tr10a having NPN junction and L-Tr10b having PNP junction on top
0c is formed to form the semiconductor device 6.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記半導体装
置の製造方法及び半導体装置には、以下のような課題が
あった。すなわち、上記半導体装置の製造工程では、V
−Tr10aの埋め込みコレクタ層14aとL−Tr1
0bの埋め込み拡散層14bとを同一工程で形成してい
るため、当該埋め込みコレクタ層14aと埋め込み拡散
層14bとは同一深さを有するものになる。このため、
V−Tr10aの高速動作性能を向上させる目的でエピ
タキシャル層15を薄くしてベース層21aの深さ方向
の幅を狭くしようとすると、埋め込み拡散層14bの深
さ位置も埋め込みコレクタ層14aと同様に上昇する。
そして、この埋め込み拡散層14bの深さ位置の上昇に
よってL−Tr10bの実効ベース濃度が高くなり、当
該L−Tr10bの電流増幅率hFEが低下してしまう。
以上のように、V−Tr10aの高速動作性能とL−T
r10bの電流増幅率とは、トレードオフの関係にあ
り、両者を向上させることができない。
However, the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor device described above have the following problems. That is, in the manufacturing process of the semiconductor device, V
-Tr10a embedded collector layer 14a and L-Tr1
Since the buried diffusion layer 14b of 0b is formed in the same step, the buried collector layer 14a and the buried diffusion layer 14b have the same depth. For this reason,
When the epitaxial layer 15 is thinned to narrow the width of the base layer 21a in the depth direction for the purpose of improving the high speed operation performance of the V-Tr 10a, the depth position of the buried diffusion layer 14b is the same as that of the buried collector layer 14a. To rise.
Then, due to the increase of the depth position of the buried diffusion layer 14b, the effective base concentration of the L-Tr 10b increases, and the current amplification factor hFE of the L-Tr 10b decreases.
As described above, the high-speed operation performance of the V-Tr 10a and the LT
There is a trade-off relationship with the current amplification factor of r10b, and both cannot be improved.

【0010】また、MOS−Tr10cのウェル層17
cをアイソレーション層17aと同一工程で形成してい
ることから、上記ウェル層17cは半導体基板11に接
続するものになる。このため、ウェル層17cに独立し
た任意の電圧を印加することができないだけではなく、
半導体基板11内のノイズがウェル層17cを通過して
ソース層22dやドレイン層22eから信号回路に侵入
してしまうという、いわゆるデジ−アナ干渉が発生す
る。
Further, the well layer 17 of the MOS-Tr 10c
Since the c is formed in the same step as the isolation layer 17a, the well layer 17c is connected to the semiconductor substrate 11. Therefore, not only it is not possible to apply an independent arbitrary voltage to the well layer 17c, but also
A so-called digital-analog interference occurs in which noise in the semiconductor substrate 11 passes through the well layer 17c and enters the signal circuit from the source layer 22d and the drain layer 22e.

【0011】そこで本発明は、縦型バイポーラトランジ
スタの動作性能の向上と横型バイポーラトランジスタの
電流増幅率の向上とを図ると共に、バイポーラトランジ
スタとMOSトランジスタとの間のデジ−アナ干渉を防
止することができる半導体装置の製造方法及び半導体装
置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention improves the operating performance of the vertical bipolar transistor and the current amplification factor of the horizontal bipolar transistor, and prevents digital-analog interference between the bipolar transistor and the MOS transistor. An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device that can be manufactured.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の半導体装置の製造方法は、縦型バイポーラト
ランジスタと横型バイポーラトランジスタとMOSトラ
ンジスタとを同一基板に形成する際、上記横型バイポー
ラトランジスタのコレクタ層を、上記MOSトランジス
タのウェル層と上記各トランジスタ間に配置される第1
導電型のアイソレーション層と同一工程で形成すること
を特徴としている。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention for achieving the above object, when a vertical bipolar transistor, a lateral bipolar transistor and a MOS transistor are formed on the same substrate, the lateral bipolar transistor is formed. A collector layer of the first MOS transistor disposed between the well layer of the MOS transistor and each of the transistors.
It is characterized in that it is formed in the same step as the conductive type isolation layer.

【0013】また、上記基板における横型バイポーラト
ランジスタの形成領域とMOSトランジスタの形成領域
との下部に、上記縦型バイポーラトランジスタの埋め込
みコレクタ層よりも深く第2導電型の埋め込み拡散層を
形成する工程を備えたことを特徴としている。
Further, a step of forming a buried diffusion layer of the second conductivity type deeper than the buried collector layer of the vertical bipolar transistor under the lateral bipolar transistor formation region and the MOS transistor formation region on the substrate. It is characterized by having.

【0014】上記半導体装置の製造方法では、横型バイ
ポーラトランジスタのコレクタ層をアイソレーション層
及びMOSトランジスタのウェル層と同一工程で形成す
ることから、上記コレクタ層を縦型バイポーラトランジ
スタのベース層と同一工程で形成する場合と比較して、
工程数を増加させることなく上記コレクタ層が深く形成
される。このため、PN接合面積が広い横型バイポーラ
トランジスタを有する半導体装置が形成される。
In the method of manufacturing a semiconductor device, the collector layer of the lateral bipolar transistor is formed in the same step as the isolation layer and the well layer of the MOS transistor. Therefore, the collector layer is formed in the same step as the base layer of the vertical bipolar transistor. Compared with the case of forming
The collector layer is deeply formed without increasing the number of steps. Therefore, a semiconductor device having a lateral bipolar transistor having a large PN junction area is formed.

【0015】また、横型バイポーラトランジスタ下部の
埋め込み拡散層を縦型バイポーラトランジスタの埋め込
みコレクタ層よりも深く形成することから、当該埋め込
み拡散層と当該埋め込みコレクタ層とを同一工程で形成
した場合と比較して、埋め込み拡散層の上部のエピタキ
シャル層部分が広くなる。このため、当該横型バイポー
ラトランジスタのエミッタ層とコレクタ層との間の実効
的なベース領域が広げられ、横型バイポーラトランジス
タの電流増幅率が向上する。
Further, since the buried diffusion layer below the lateral bipolar transistor is formed deeper than the buried collector layer of the vertical bipolar transistor, the buried diffusion layer and the buried collector layer are formed in the same step as compared with the case where the buried diffusion layer and the buried collector layer are formed in the same step. Thus, the epitaxial layer portion above the buried diffusion layer becomes wider. Therefore, the effective base region between the emitter layer and the collector layer of the lateral bipolar transistor is widened, and the current amplification factor of the lateral bipolar transistor is improved.

【0016】さらに、上記横型バイポーラトランジスタ
の埋め込み拡散層と同一工程で、MOSトランジスタに
おける第1導電型のウェル層の下部に第2導電型の埋め
込み拡散層を形成することから、当該埋め込み拡散層の
みを形成するための特別な工程を設けることなく、当該
ウェル層と半導体基板との接続が防止される。
Further, since the second conductivity type buried diffusion layer is formed under the first conductivity type well layer in the MOS transistor in the same step as the buried diffusion layer of the lateral bipolar transistor, only the buried diffusion layer is formed. The connection between the well layer and the semiconductor substrate is prevented without providing a special step for forming the well.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法を適用した各実施形態を、図面に基づいて詳しく説
明する。尚、ここでは、NPN接合を有する縦型バイポ
ーラトランジスタ(以下、V−Trと記す) と、PNP
接合を有する横型バイポーラトランジスタ(以下、L−
Trと記す)と、NチャンネルのMOSトランジスタ
(MOS−Trと記す)とを同一基板上に配置してなる
Bi−MOS構造の半導体装置の形成方法を例に取り、
第1導電型をP型,第2導電型をN型とする。図1,図
2は、本発明における請求項1及び請求項2の製造方法
を説明するための図であり、まず、これらの図を用いて
請求項1及び請求項2記載の半導体装置の製造方法の第
1実施形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments to which the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is applied will be described in detail below with reference to the drawings. Here, a vertical bipolar transistor having an NPN junction (hereinafter referred to as V-Tr) and a PNP
A lateral bipolar transistor having a junction (hereinafter, L-
And a N-channel MOS transistor (referred to as MOS-Tr) are arranged on the same substrate as an example of a method for forming a Bi-MOS structure semiconductor device.
The first conductivity type is P type and the second conductivity type is N type. 1 and 2 are views for explaining the manufacturing method according to claims 1 and 2 of the present invention. First, the manufacturing of the semiconductor device according to claims 1 and 2 will be described with reference to these figures. A first embodiment of the method will be described.

【0018】図1(a)に示すように、酸化処理によっ
て、P型(すなわち第1導電型)シリコンからなる半導
体基板11の表面に300nm程度の膜厚の第1酸化膜
12を成膜する。その後、既知のリソグラフィー法とエ
ッチング法とによってV−Trを形成する領域(以下、
V−Tr領域と記す)11a上方の第1酸化膜12部分
を除去する。次いで、既知のリソグラフィー法とイオン
注入法とによって、L−Trを形成する領域(以下、L
−Tr領域と記す)11bとMOS−Trを形成する領
域(以下、MOSTr領域と記す)11cとにおける半
導体基板11の表面側に、リン(P)イオンをN型不純
物として導入してなるインプラ領域13を形成する。
As shown in FIG. 1A, a first oxide film 12 having a thickness of about 300 nm is formed on the surface of a semiconductor substrate 11 made of P-type (that is, first conductivity type) silicon by an oxidation treatment. . After that, a region (hereinafter, referred to as “V-Tr”) to be formed by a known lithography method and etching method.
A portion of the first oxide film 12 above the V-Tr region) 11a is removed. Then, by a known lithography method and ion implantation method, a region for forming L-Tr (hereinafter, L-Tr) is formed.
-Tr region) 11b and MOS-Tr forming region (hereinafter referred to as MOSTr region) 11c on the surface side of the semiconductor substrate 11, an implantation region formed by introducing phosphorus (P) ions as N-type impurities. 13 is formed.

【0019】この際、イオン注入エネルギーは、最終的
にP型の半導体基板11の表面がP反転しない範囲の最
大のエネルギーにする。これによって、インプラ領域1
3の表面におけるN型不純物濃度を下げ、後に半導体基
板11上にエピタキシャル層を形成した場合に、当該N
型不純物が当該エピタキシャル層内に上方拡散すること
を抑制すると共に、半導体基板11の深い位置にN型不
純物を拡散させてなる埋め込み層が形成されるようにす
る。そこで、ここでは、400keVの注入エネルギー
でリンイオンを半導体基板11に注入する。また、リン
イオンの注入量は、後に形成するMOS−TrのP型の
ウェル層及びL−Trのコレクタ層と、半導体基板11
との間の耐圧が確保できる必要最低限のドーズ量にす
る。これによって、MOS−Trのウェル層と埋め込み
拡散層と半導体基板とで形成されるPNP接合が作動す
ることを抑制する。そこで、ここでは、1013個/cm
2 程度のドーズ量のリンイオンを半導体基板11に注入
する。
At this time, the ion implantation energy is finally set to the maximum energy in the range in which the surface of the P-type semiconductor substrate 11 is not P-inverted. Thereby, the implant region 1
When the N-type impurity concentration on the surface of No. 3 is lowered and an epitaxial layer is formed on the semiconductor substrate 11 later,
The diffusion of the type impurities upward into the epitaxial layer is suppressed, and a buried layer formed by diffusing the N type impurities is formed at a deep position of the semiconductor substrate 11. Therefore, here, phosphorus ions are implanted into the semiconductor substrate 11 with an implantation energy of 400 keV. Further, the implantation amount of phosphorus ions is set such that the P-type well layer of the MOS-Tr and the collector layer of the L-Tr which will be formed later and the semiconductor substrate 11 are formed.
The minimum dose required to secure the withstand voltage between and. This suppresses the operation of the PNP junction formed by the well layer of the MOS-Tr, the buried diffusion layer, and the semiconductor substrate. Therefore, here, 10 13 pieces / cm
Phosphorus ions with a dose of about 2 are implanted into the semiconductor substrate 11.

【0020】次に、上記レジストパターンを除去した
後、図1(b)に示すように、酸化アンチモンを含む雰
囲気中で1200℃,数時間の熱処理を行うことによっ
て、V−Tr領域11aにおける半導体基板11の表面
側にN型不純物であるアンチモンを拡散してなる埋め込
みコレクタ層14aを形成する。これと共に、インプラ
領域(13)のリンイオンを半導体基板11中に深く拡
散させ、L−Tr領域11bとMOS−Tr領域11c
とに、埋め込みコレクタ層14aよりも深いN型の埋め
込み拡散層13a,13bを形成する。
Next, after removing the resist pattern, as shown in FIG. 1B, a heat treatment is carried out at 1200 ° C. for several hours in an atmosphere containing antimony oxide to thereby form a semiconductor in the V-Tr region 11a. A buried collector layer 14a formed by diffusing antimony, which is an N-type impurity, is formed on the surface side of the substrate 11. Along with this, the phosphorus ions in the implantation region (13) are deeply diffused into the semiconductor substrate 11, and the L-Tr region 11b and the MOS-Tr region 11c are
Then, N type buried diffusion layers 13a and 13b deeper than the buried collector layer 14a are formed.

【0021】次に、上記第1酸化膜12を除去した後、
図1(c)に示すように、半導体基板11の上面にN型
のエピタキシャル層15を形成し、エピタキシャル層1
5と半導体基板11とからなる基板10を形成する。こ
こでは、埋め込み拡散層13a,13bからエピタキシ
ャル層15内への不純物の上層拡散が抑えられ、埋め込
みコレクタ14aの表面よりも埋め込み拡散層13a,
13bの表面の方が深い位置になる。
Next, after removing the first oxide film 12,
As shown in FIG. 1C, the N-type epitaxial layer 15 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11, and the epitaxial layer 1 is formed.
A substrate 10 composed of 5 and a semiconductor substrate 11 is formed. Here, the upper diffusion of impurities from the buried diffusion layers 13a, 13b into the epitaxial layer 15 is suppressed, and the buried diffusion layers 13a, 13b
The surface of 13b is deeper.

【0022】次いで、図1(d)に示すように、酸化処
理によって、基板10表面に50nm程度の膜厚の第2
酸化膜16を成膜する。その後、既知のリソグラフィー
法,イオン注入法及び熱処理法などの拡散層形成技術に
よって、各トランジスタ領域11a,11b,11c間
にアイソレーション層17aを形成し、L−Tr領域1
1bにコレクタ層17bを形成し、MOS−Tr領域1
1cにウェル層17cを形成する。これらのアイソレー
ション層17a,コレクタ層17b及びウェル層17c
は、基板10の表面側から半導体基板11にまで達する
P型拡散層として同一工程で形成する。
Then, as shown in FIG. 1D, a second film having a film thickness of about 50 nm is formed on the surface of the substrate 10 by oxidation treatment.
The oxide film 16 is formed. Then, the isolation layer 17a is formed between the transistor regions 11a, 11b, and 11c by a known diffusion method such as a lithography method, an ion implantation method, and a heat treatment method, and the L-Tr region 1 is formed.
1b, the collector layer 17b is formed, and the MOS-Tr region 1 is formed.
A well layer 17c is formed on 1c. These isolation layer 17a, collector layer 17b and well layer 17c
Is formed in the same step as a P-type diffusion layer reaching the semiconductor substrate 11 from the front surface side of the substrate 10.

【0023】次いで、図2(e)に示すように、既知の
LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 法によっ
て、基板10の表面に400nm程度の膜厚のLOCO
S膜18を形成する。次に、LOCOS膜18から露出
する基板10のアクティブ領域表面に30nm程度の膜
厚の薄い酸化膜19を成膜する。その後、既知のCVD
法,リソグラフィー法及びエッチング法を用いて、MO
S−Tr領域11cにおける薄い酸化膜19上にポリシ
リコンゲート20を形成する。
Then, as shown in FIG. 2E, the LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method is used to form a LOCOS film having a thickness of about 400 nm on the surface of the substrate 10.
The S film 18 is formed. Next, a thin oxide film 19 having a thickness of about 30 nm is formed on the surface of the active region of the substrate 10 exposed from the LOCOS film 18. Then the known CVD
Method, lithographic method and etching method
A polysilicon gate 20 is formed on the thin oxide film 19 in the S-Tr region 11c.

【0024】次に、既知の拡散層形成技術によって、V
−Tr領域11aにベース層21aを形成し、L−Tr
領域11bにエミッタ層21bを形成し、さらにL−T
r領域11bのコレクタ層17b内上部にコレクタコン
タクト層21cを形成する。これらの拡散層は、例えば
P型不純物であるホウ素(B)を拡散させてなり、埋め
込みコレクタ層14a及び埋め込み拡散層13a,13
bに達しない範囲の深さのP型拡散層として、同一工程
で形成する。これによって、従来例と比較して、工程数
を増加させることなくL−Tr領域11bのコレクタ層
17bを深く形成し、エミッタ層21bと向い合うコレ
クタコンタクト層21cのPN接合面積を広くする。
Next, by a known diffusion layer forming technique, V
The base layer 21a is formed in the -Tr region 11a, and the L-Tr
The emitter layer 21b is formed in the region 11b, and LT
A collector contact layer 21c is formed above the collector region 17b in the r region 11b. These diffusion layers are formed by diffusing boron (B), which is a P-type impurity, for example, and the buried collector layer 14a and the buried diffusion layers 13a and 13 are formed.
The P-type diffusion layer having a depth not exceeding b is formed in the same step. As a result, the collector layer 17b of the L-Tr region 11b is formed deeper and the PN junction area of the collector contact layer 21c facing the emitter layer 21b is widened as compared with the conventional example without increasing the number of steps.

【0025】次に、図2(f)に示すように、既知の拡
散層形成技術によって、従来例と同様にV−Tr領域1
1aにエミッタ層22aとコレクタコンタクト層22b
を形成し、L−Tr領域11bにベースコンタクト層2
2cを形成し、MOS−Tr領域11cにソース層22
dとドレイン層22eとを形成する。これらの拡散層
は、例えばN型不純物であるヒ素(As)を拡散させて
なり、V−Tr領域11aに形成したベース層21aよ
りも浅いN型拡散層として同一工程で形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (f), the V-Tr region 1 is formed by a known diffusion layer forming technique as in the conventional example.
1a includes an emitter layer 22a and a collector contact layer 22b
To form a base contact layer 2 on the L-Tr region 11b.
2c is formed, and the source layer 22 is formed in the MOS-Tr region 11c.
d and the drain layer 22e are formed. These diffusion layers are formed by diffusing, for example, arsenic (As) which is an N-type impurity, and are formed in the same step as N-type diffusion layers shallower than the base layer 21a formed in the V-Tr region 11a.

【0026】以上の工程を行った後、図2(g)に示す
ように、従来例と同様にCVD(Chemical Vapore Depo
sition)法によって、基板10上に第3酸化膜23を形
成し、既知の電極形成法によって、各不純物拡散層に接
続するアルミニウム電極24を形成する。これによっ
て、同一基板10上にV−Tr10aとV−Tr10b
とMOS−Tr10cとを配置してなる半導体装置1が
形成される。
After performing the above steps, as shown in FIG. 2 (g), a CVD (Chemical Vapor Depo Depo
sition) method, the third oxide film 23 is formed on the substrate 10, and the aluminum electrode 24 connected to each impurity diffusion layer is formed by a known electrode forming method. As a result, the V-Tr 10a and the V-Tr 10b are formed on the same substrate 10.
And the MOS-Tr 10c are arranged to form the semiconductor device 1.

【0027】上記のようにして形成した半導体装置1
は、従来方法によって形成された半導体装置と比較し
て、V−Tr10aのベース層21aの深さ方向の幅に
対して、L−Tr10bにおけるコレクタ層17bのP
N接合面積と埋め込み拡散層13a上の実効ベース領域
とが広いものになる。このため、V−Tr10aの高速
動作性能とL−Tr10bの電流増幅率との向上を図る
ことが可能になる。さらに、MOS−Tr10c下部の
埋め込み拡散層13aによって、ウェル層17cと半導
体基板11との接続が防止され、デジ−アナ干渉が防止
される。
The semiconductor device 1 formed as described above
Is greater than the P of the collector layer 17b in the L-Tr 10b with respect to the width in the depth direction of the base layer 21a of the V-Tr 10a, as compared with the semiconductor device formed by the conventional method.
The N junction area and the effective base region on the buried diffusion layer 13a are wide. Therefore, it is possible to improve the high-speed operation performance of the V-Tr 10a and the current amplification factor of the L-Tr 10b. Furthermore, the buried diffusion layer 13a under the MOS-Tr 10c prevents the well layer 17c from being connected to the semiconductor substrate 11 and prevents digital-analog interference.

【0028】次に、図3(a)〜(d)は、本発明にお
ける請求項5の製造方法を説明するための図であり、以
下にこれらの図を用いて請求項5の半導体装置の製造方
法の一例を説明する。この第2実施形態に示す半導体装
置の製造方法は、図3(a)に示すように、半導体基板
31上に絶縁性基板32を形成し、この上面にエピタキ
シャル層15を形成してなる基板30に、上記第1実施
形態と同様の各トランジスタを形成する方法である。
尚、上記絶縁性基板32は、半導体基板31の表面に形
成した絶縁層でも良い。先ず、V−Tr領域11aにお
けるN型のエピタキシャル層15底部に、N型の埋め込
みコレクタ層34を形成してなる基板30を形成する。
Next, FIGS. 3A to 3D are views for explaining the manufacturing method of claim 5 in the present invention, and the semiconductor device of claim 5 will be described below with reference to these figures. An example of the manufacturing method will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, as shown in FIG. 3A, a substrate 30 is formed by forming an insulating substrate 32 on a semiconductor substrate 31 and forming an epitaxial layer 15 on the upper surface thereof. Then, the same method as in the first embodiment is used to form each transistor.
The insulating substrate 32 may be an insulating layer formed on the surface of the semiconductor substrate 31. First, the substrate 30 formed with the N-type buried collector layer 34 is formed on the bottom of the N-type epitaxial layer 15 in the V-Tr region 11a.

【0029】次いで、図3(b)に示す工程では、上記
第1実施形態における図1(d)で示したと同様にし
て、絶縁性基板32に達する状態で各トランジスタ領域
間にアイソレーション層17aを形成し、L−Tr領域
11bにコレクタ層17bを形成し、MOS−Tr領域
11cにウェル層17cを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 3B, in the same manner as shown in FIG. 1D in the first embodiment, the isolation layer 17a is formed between the transistor regions while reaching the insulating substrate 32. , The collector layer 17b is formed in the L-Tr region 11b, and the well layer 17c is formed in the MOS-Tr region 11c.

【0030】その後、図3(c)に示す工程は、上記第
1実施形態における図2(e),(f)に示したと同様
の手順で、V−Tr領域11aにベース層21aを形成
し、L−Tr領域11bにエミッタ層21b,コレクタ
コンタクト層21cを形成した後、V−Tr領域11a
にエミッタ層22a及びコレクタコンタクト層22bを
形成し、L−Tr領域11bにベースコンタクト層(図
示せず)を形成し、MOS−Tr領域11cにソース層
22d及びドレイン層22eを形成する。但し、ここで
はL−Tr領域11bの下部に、N型の埋め込み拡散層
を形成しないので、図4に示すように、コレクタ層17
bとエミッタ層21bとの間のN型のエピタキシャル層
15がN型のベースコンタクト層22cに接続されるよ
うに、L−Tr領域11bに形成する各不純物拡散層の
レイアウトを例えば図4に示すように変更する。
Thereafter, in the step shown in FIG. 3C, the base layer 21a is formed in the V-Tr region 11a by the same procedure as shown in FIGS. 2E and 2F in the first embodiment. , The emitter layer 21b and the collector contact layer 21c are formed in the L-Tr region 11b, and then the V-Tr region 11a
An emitter layer 22a and a collector contact layer 22b are formed on the substrate, a base contact layer (not shown) is formed on the L-Tr region 11b, and a source layer 22d and a drain layer 22e are formed on the MOS-Tr region 11c. However, since the N-type buried diffusion layer is not formed below the L-Tr region 11b here, as shown in FIG.
FIG. 4 shows a layout of the impurity diffusion layers formed in the L-Tr region 11b so that the N-type epitaxial layer 15 between b and the emitter layer 21b is connected to the N-type base contact layer 22c. To change.

【0031】以上の後、図3(d)に示す工程を、上記
第1実施形態におる図2(g)に示したと同様に行い、
半導体装置4を完成させる。上記のようにして、従来例
と比較して、工程数を増加させることなく上記第1実施
形態と同様に電流増幅率が大きいL−Tr10bを有す
る半導体装置4が形成される。
After the above, the step shown in FIG. 3D is performed in the same manner as shown in FIG. 2G in the first embodiment,
The semiconductor device 4 is completed. As described above, the semiconductor device 4 including the L-Tr 10b having a large current amplification factor as in the first embodiment is formed without increasing the number of steps as compared with the conventional example.

【0032】尚、上記各実形態において、第1導電型を
N型,第2導電型をP型とした場合には、PNP接合を
有する縦型バイポーラトランジスタと、NPN接合を有
する横型バイポーラトランジスタと、PチャンネルのM
OSトランジスタとが同一基板上に形成される。また、
上記各実施形態で用いた材料は、あくまでも一例であ
り、本発明は上記に限定されるものではない。
In each of the above embodiments, when the first conductivity type is N type and the second conductivity type is P type, a vertical bipolar transistor having a PNP junction and a lateral bipolar transistor having an NPN junction are provided. , P channel M
The OS transistor and the OS transistor are formed over the same substrate. Also,
The material used in each of the above embodiments is merely an example, and the present invention is not limited to the above.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法によれば、横型バイポーラトランジスタのコ
レクタ層をアイソレーション層及びMOSトランジスタ
のウェル層と同一工程で形成することで、工程数を増加
させることなく上記コレクタ層を深くしてそのPN接合
面積を広げると共に、横型バイポーラトランジスタの埋
め込み拡散層を縦型バイポーラトランジスタの埋め込み
コレクタ層よりも深く形成することで、当該横型バイポ
ーラトランジスタのエミッタ層とコレクタ層との間の実
効的なベース領域を広げることができる。また、横型バ
イポーラトランジスタの埋め込み拡散層と同一工程で、
MOSトランジスタにおける第1導電型のウェル層の下
部に第2導電型の埋め込み拡散層を形成することで、当
該埋め込み拡散層のみを形成するための特別な工程を設
けることなく、ウェル層と半導体基板との接続を防止す
ることができる。したがって、縦型バイポーラトランジ
スタと横型バイポーラトランジスタとMOSトランジス
タとを同一基板に配置してなる半導体装置において、縦
型バイポーラトランジスタの動作性能の向上と横型バイ
ポーラトランジスタの電流増幅率の向上を図ることが可
能になると共に、バイポーラトランジスタとMOSトラ
ンジスタとの間のデジ−アナ干渉を防止することができ
る。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the number of steps can be reduced by forming the collector layer of the lateral bipolar transistor in the same step as the isolation layer and the well layer of the MOS transistor. The collector layer is deepened to increase its PN junction area without increasing it, and the buried diffusion layer of the lateral bipolar transistor is formed deeper than the buried collector layer of the vertical bipolar transistor. The effective base region between the collector layer and the collector layer can be expanded. Also, in the same process as the buried diffusion layer of the lateral bipolar transistor,
By forming the buried diffusion layer of the second conductivity type under the well layer of the first conductivity type in the MOS transistor, the well layer and the semiconductor substrate can be formed without providing a special step for forming only the buried diffusion layer. The connection with can be prevented. Therefore, in a semiconductor device in which a vertical bipolar transistor, a horizontal bipolar transistor, and a MOS transistor are arranged on the same substrate, it is possible to improve the operating performance of the vertical bipolar transistor and the current amplification factor of the horizontal bipolar transistor. In addition, it is possible to prevent digital-analog interference between the bipolar transistor and the MOS transistor.

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

【図1】本発明を適用した半導体装置の製造工程図(そ
の1)である。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram (1) of a semiconductor device to which the present invention is applied.

【図2】本発明を適用した半導体装置の製造工程図(そ
の2)である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram (2) of a semiconductor device to which the present invention is applied.

【図3】本発明を適用した他の半導体装置の製造工程図
である。
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of another semiconductor device to which the present invention is applied.

【図4】他の半導体装置の要部拡散層レイアウト図であ
る。
FIG. 4 is a layout diagram of main part diffusion layers of another semiconductor device.

【図5】従来の半導体装置の製造工程図(その1)であ
る。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram (1) of a conventional semiconductor device.

【図6】従来の半導体装置の製造工程図(その2)であ
る。
FIG. 6 is a manufacturing process diagram (2) of the conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,4 半導体装置 10,30 基板 10a V−Tr(縦型バイポーラトランジスタ) 10b L−Tr(横型バイポーラトランジスタ) 10c MOS−Tr(MOSトランジスタ) 11 半導体基板 11a V−Tr領域 11b L−Tr領域 11c MOS−Tr領域 13a,13b 埋め込み拡散層 14a 埋め込みコレクタ層 15 エピタキシャル層 17a アイソレーション層 17b コレクタ層(L−Trの) 17c ウェル層 21b エミッタ層(L−Trの) 32 絶縁性基板 1,4 Semiconductor device 10,30 Substrate 10a V-Tr (vertical bipolar transistor) 10b L-Tr (horizontal bipolar transistor) 10c MOS-Tr (MOS transistor) 11 Semiconductor substrate 11a V-Tr region 11b L-Tr region 11c MOS-Tr regions 13a and 13b Buried diffusion layer 14a Buried collector layer 15 Epitaxial layer 17a Isolation layer 17b Collector layer (of L-Tr) 17c Well layer 21b Emitter layer (of L-Tr) 32 Insulating substrate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と当該半導体基
板上に形成された第2導電型のエピタキシャル層とから
なる基板に、縦型バイポーラトランジスタと横型バイポ
ーラトランジスタとMOSトランジスタとを形成する半
導体装置の製造方法であって、 前記横型バイポーラトランジスタのコレクタ層を、前記
MOSトランジスタのウェル層及び前記各トランジスタ
間に配置される第1導電型のアイソレーション層と同一
工程で形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A semiconductor in which a vertical bipolar transistor, a lateral bipolar transistor, and a MOS transistor are formed on a substrate composed of a semiconductor substrate of a first conductivity type and an epitaxial layer of a second conductivity type formed on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a device, wherein the collector layer of the lateral bipolar transistor is formed in the same step as the well layer of the MOS transistor and the isolation layer of the first conductivity type disposed between the transistors. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記基板における縦型バイポーラトランジスタの形成領
域に、第2導電型の埋め込みコレクタ層を形成する工程
と、 前記基板における横型バイポーラトランジスタの形成領
域の下部とMOSトランジスタの形成領域の下部とに、
前記埋め込みコレクタ層よりも深く第2導電型の埋め込
み拡散層を形成する工程とを備えたことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a step of forming a buried collector layer of a second conductivity type in a formation region of the vertical bipolar transistor on the substrate, and a method of forming a horizontal bipolar transistor on the substrate. In the lower part of the formation region and the lower part of the formation region of the MOS transistor,
And a step of forming a buried diffusion layer of the second conductivity type deeper than the buried collector layer.
【請求項3】 第1導電型の半導体基板と当該半導体基
板上に形成された第2導電型のエピタキシャル層とから
なる基板に、縦型バイポーラトランジスタと横型バイポ
ーラトランジスタとMOSトランジスタとを配置してな
る半導体装置において、 前記横型バイポーラトランジスタは、前記MOSトラン
ジスタのウェル層及び前記各トランジスタ間に配置され
る第1導電型のアイソレーション層と同一工程で形成さ
れたコレクタ層を備えたものであることを特徴とする半
導体装置。
3. A vertical bipolar transistor, a horizontal bipolar transistor, and a MOS transistor are arranged on a substrate composed of a semiconductor substrate of a first conductivity type and an epitaxial layer of a second conductivity type formed on the semiconductor substrate. In the semiconductor device, the lateral bipolar transistor includes a well layer of the MOS transistor and a collector layer formed in the same step as the isolation layer of the first conductivity type disposed between the transistors. A semiconductor device characterized by:
【請求項4】 請求項3記載の半導体装置において、 前記縦型バイポーラトランジスタ内に配置される第2導
電型の埋め込みコレクタ層と、 前記縦型バイポーラトランジスタの埋め込みコレクタ層
よりも深い位置で、前記横型バイポーラトランジスタの
下部と前記MOSトランジスタの下部とに配置される第
2導電型の埋め込み拡散層とを備えたことを特徴とする
半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a buried collector layer of the second conductivity type disposed in the vertical bipolar transistor and a position deeper than the buried collector layer of the vertical bipolar transistor are provided. A semiconductor device comprising: a second bipolar buried diffusion layer disposed below a lateral bipolar transistor and below the MOS transistor.
【請求項5】 絶縁性基板と当該絶縁性基板上に形成さ
れたエピタキシャル層とからなる基板に、縦型バイポー
ラトランジスタと横型バイポーラトランジスタとMOS
トランジスタとを形成する半導体装置の製造方法であっ
て、 前記横型バイポーラトランジスタのコレクタ層を、前記
MOSトランジスタのウェル層及び前記各トランジスタ
間に配置されるアイソレーション層と同一工程で形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A vertical bipolar transistor, a horizontal bipolar transistor and a MOS are formed on a substrate composed of an insulating substrate and an epitaxial layer formed on the insulating substrate.
A method of manufacturing a semiconductor device, including forming a transistor, wherein the collector layer of the lateral bipolar transistor is formed in the same step as a well layer of the MOS transistor and an isolation layer arranged between the transistors. And a method for manufacturing a semiconductor device.
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