JPH10189789A - バイポーラ・トランジスタおよびキャパシタ - Google Patents
バイポーラ・トランジスタおよびキャパシタInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8248—Combination of bipolar and field-effect technology
- H01L21/8249—Bipolar and MOS technology
-
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- H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
- H01L27/0635—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors and diodes, or resistors, or capacitors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品の寸法を0.4μm未満とすることので
きるBICMOS製造ラインを提供する。 【解決手段】 本発明は、BICMOS集積回路製造技
術でキャパシタを製造する方法に関し、厚い酸化物領域
上に、MOSトランジスタのゲート電極に対応するポリ
シリコン層を付着させる段階と、ベース・ポリシリコン
層および酸化シリコン層を連続的に付着させる段階と、
前記ベース・ポリシリコン層および前記酸化シリコン層
に開口を形成する段階と、酸化雰囲気中で熱アニールを
実施する段階と、窒化シリコン層およびスペーサ・ポリ
シリコン層を付着させる段階と、エミッタ・ポリシリコ
ン層を付着させる段階と、ベース・ポリシリコン層の接
点およびエミッタ・ポリシリコン層の接点を形成する段
階を含む。
きるBICMOS製造ラインを提供する。 【解決手段】 本発明は、BICMOS集積回路製造技
術でキャパシタを製造する方法に関し、厚い酸化物領域
上に、MOSトランジスタのゲート電極に対応するポリ
シリコン層を付着させる段階と、ベース・ポリシリコン
層および酸化シリコン層を連続的に付着させる段階と、
前記ベース・ポリシリコン層および前記酸化シリコン層
に開口を形成する段階と、酸化雰囲気中で熱アニールを
実施する段階と、窒化シリコン層およびスペーサ・ポリ
シリコン層を付着させる段階と、エミッタ・ポリシリコ
ン層を付着させる段階と、ベース・ポリシリコン層の接
点およびエミッタ・ポリシリコン層の接点を形成する段
階を含む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路、具体的
にはバイポーラおよび相補形MOS(CMOS)構成部
分を含む集積回路の製造ラインに関する。この種のライ
ンは通常、BICMOSラインと呼ばれる。
にはバイポーラおよび相補形MOS(CMOS)構成部
分を含む集積回路の製造ラインに関する。この種のライ
ンは通常、BICMOSラインと呼ばれる。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、マス
ク上にパターニングされた部品の寸法を0.4μm未
満、例えば0.2〜0.35μmとすることのできる前
記ラインを提供することにある。
ク上にパターニングされた部品の寸法を0.4μm未
満、例えば0.2〜0.35μmとすることのできる前
記ラインを提供することにある。
【0003】本発明の他の目的は、大容量のキャパシタ
をさらに形成する前記ラインを提供することにある。
をさらに形成する前記ラインを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記およびその他の目的
を達成するため、本発明は、BICMOS集積回路製造
技術でキャパシタを製造する方法を提供する。この方法
は、厚い酸化物領域上に、MOSトランジスタのゲート
電極に対応するポリシリコン層を付着させる段階と、ベ
ース・ポリシリコン層および酸化シリコン層を連続的に
付着させる段階と、前記ベース・ポリシリコン層および
前記酸化シリコン層に開口を形成する段階と、酸化雰囲
気中で熱アニールを実施し、酸化物層を形成する段階
と、スペーサ・ポリシリコンがエッチング後に開口を完
全に充填するように開口の幅を十分狭くするようにし
て、窒化シリコン層およびスペーサ・ポリシリコン層を
付着させる段階と、エミッタ・ポリシリコン層を付着さ
せる段階と、ベース・ポリシリコン層の接点およびエミ
ッタ・ポリシリコン層の接点を形成する段階を含む。
を達成するため、本発明は、BICMOS集積回路製造
技術でキャパシタを製造する方法を提供する。この方法
は、厚い酸化物領域上に、MOSトランジスタのゲート
電極に対応するポリシリコン層を付着させる段階と、ベ
ース・ポリシリコン層および酸化シリコン層を連続的に
付着させる段階と、前記ベース・ポリシリコン層および
前記酸化シリコン層に開口を形成する段階と、酸化雰囲
気中で熱アニールを実施し、酸化物層を形成する段階
と、スペーサ・ポリシリコンがエッチング後に開口を完
全に充填するように開口の幅を十分狭くするようにし
て、窒化シリコン層およびスペーサ・ポリシリコン層を
付着させる段階と、エミッタ・ポリシリコン層を付着さ
せる段階と、ベース・ポリシリコン層の接点およびエミ
ッタ・ポリシリコン層の接点を形成する段階を含む。
【0005】本発明の一実施形態に基づく熱酸化物層
は、10nmの桁の厚さを有する。
は、10nmの桁の厚さを有する。
【0006】本発明の一実施形態に基づく窒化シリコン
層は、30nmの桁の厚さを有する。
層は、30nmの桁の厚さを有する。
【0007】本発明の一実施形態に基づくゲート・ポリ
シリコン層およびベース・ポリシリコン層はP型にドー
プされ、スペーサ・ポリシリコン層およびエミッタ・ポ
リシリコン層はN型にドープされる。
シリコン層およびベース・ポリシリコン層はP型にドー
プされ、スペーサ・ポリシリコン層およびエミッタ・ポ
リシリコン層はN型にドープされる。
【0008】本発明の前記の目的、特徴および利点は、
添付の図面に関連した、具体的な実施形態の以下の非限
定的な説明において詳細に論ずる。
添付の図面に関連した、具体的な実施形態の以下の非限
定的な説明において詳細に論ずる。
【0009】
【発明の実施の形態】半導体構成部分の表示の通例どお
り、いくつかある断面図は縮尺どおりには描かれていな
い。いくつかの層および領域の横方向および断面方向の
寸法は図示を容易にするため任意に拡大または縮小され
ている。
り、いくつかある断面図は縮尺どおりには描かれていな
い。いくつかの層および領域の横方向および断面方向の
寸法は図示を容易にするため任意に拡大または縮小され
ている。
【0010】以下の説明では一般に、図1ないし図11
の左側の、CMOS構成部分が形成される部分をMOS
側と称し、NPN型バイポーラ・トランジスタが形成さ
れる図の右側の部分をバイポーラ側と称する。以下に、
NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルMOSトラ
ンジスタ、およびNPN型バイポーラ・トランジスタの
製造について説明する。当然のことながら実際の実施に
おいては、多くの同一の構成部分を同時に形成する。他
の種類の一次構成部分も同時に形成する場合もある。
の左側の、CMOS構成部分が形成される部分をMOS
側と称し、NPN型バイポーラ・トランジスタが形成さ
れる図の右側の部分をバイポーラ側と称する。以下に、
NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルMOSトラ
ンジスタ、およびNPN型バイポーラ・トランジスタの
製造について説明する。当然のことながら実際の実施に
おいては、多くの同一の構成部分を同時に形成する。他
の種類の一次構成部分も同時に形成する場合もある。
【0011】本発明の一態様に基づく初期の段階は、寸
法が非常に小さい(最小寸法、すなわちゲート寸法が
0.35μm未満)CMOS集積回路の周知の製造段階
に相当する。
法が非常に小さい(最小寸法、すなわちゲート寸法が
0.35μm未満)CMOS集積回路の周知の製造段階
に相当する。
【0012】図1に示すように、P型基板1を基にし、
この上にN型エピタキシャル層2を形成する。このエピ
タキシャル層は比較的薄く、例えば約1〜1.2μmの
厚さである。
この上にN型エピタキシャル層2を形成する。このエピ
タキシャル層は比較的薄く、例えば約1〜1.2μmの
厚さである。
【0013】エピタキシャル層を成長させる前に、CM
OSトランジスタのNウェルまたはPウェルを形成する
領域に該当する型の埋込み層を所望であれば形成し、バ
イポーラ側にN+ 型埋込み層3を形成する。
OSトランジスタのNウェルまたはPウェルを形成する
領域に該当する型の埋込み層を所望であれば形成し、バ
イポーラ側にN+ 型埋込み層3を形成する。
【0014】図2に示すようにMOS側に、周知の技術
で形成した厚い酸化物層5の開口によってMOSトラン
ジスタ領域を画定する。N型ウェル8およびP型ウェル
9を、厚い酸化物領域または、開口内に形成した薄い酸
化物領域6を通し従来の方法で注入する。これらのウェ
ルは例えば、うち1回が厚い酸化物5を通しマスクをし
ていない領域に達する3回の連続注入によって形成す
る。これらのNチャネルおよびPチャネルはそれぞれ、
PチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMOS
トランジスタに使用される。表面のドーピング濃度(約
1016原子/cm3 )がトランジスタのしきい電圧を決
定する。一般的なケースでは、Pウェルは(P+ 型埋込
み層と結びついて)P基板と電気的に接触する。しか
し、少なくともPウェルのいくつかをN型埋込み層上に
形成することもできる。NウェルはP基板中に形成さ
れ、Pウェルのように形成されたP領域によって横方向
が分離されているため、完全に分離されている。
で形成した厚い酸化物層5の開口によってMOSトラン
ジスタ領域を画定する。N型ウェル8およびP型ウェル
9を、厚い酸化物領域または、開口内に形成した薄い酸
化物領域6を通し従来の方法で注入する。これらのウェ
ルは例えば、うち1回が厚い酸化物5を通しマスクをし
ていない領域に達する3回の連続注入によって形成す
る。これらのNチャネルおよびPチャネルはそれぞれ、
PチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMOS
トランジスタに使用される。表面のドーピング濃度(約
1016原子/cm3 )がトランジスタのしきい電圧を決
定する。一般的なケースでは、Pウェルは(P+ 型埋込
み層と結びついて)P基板と電気的に接触する。しか
し、少なくともPウェルのいくつかをN型埋込み層上に
形成することもできる。NウェルはP基板中に形成さ
れ、Pウェルのように形成されたP領域によって横方向
が分離されているため、完全に分離されている。
【0015】同時に、コレクタ接触回復ドライブイン、
すなわち埋込み層3に結合したコレクタ・ウェル10が
形成される領域を、バイポーラ側の厚い酸化物5内に画
定する。このコレクタ・ウェルは、N型ウェル8を形成
するために実施する注入の少なくともいくつか、または
単独のN+ 型注入によって形成する。このコレクタ・ウ
ェルはまた、次に実施する、NチャネルMOSトランジ
スタのソースおよびドレインの形成と同時に形成するこ
ともできる。NPN型バイポーラ・トランジスタのベー
スおよびエミッタを形成する領域11もこの厚い酸化物
内に画定する。何回かにわたるNウェルおよびPウェル
の注入の際にはこの領域11をマスクする。
すなわち埋込み層3に結合したコレクタ・ウェル10が
形成される領域を、バイポーラ側の厚い酸化物5内に画
定する。このコレクタ・ウェルは、N型ウェル8を形成
するために実施する注入の少なくともいくつか、または
単独のN+ 型注入によって形成する。このコレクタ・ウ
ェルはまた、次に実施する、NチャネルMOSトランジ
スタのソースおよびドレインの形成と同時に形成するこ
ともできる。NPN型バイポーラ・トランジスタのベー
スおよびエミッタを形成する領域11もこの厚い酸化物
内に画定する。何回かにわたるNウェルおよびPウェル
の注入の際にはこの領域11をマスクする。
【0016】図3に示すとおり、MOS側に、MOSト
ランジスタの分離ゲート13および14を従来の方法で
形成し、第1の注入(LDD)を実施し、スペーサ15
および16を形成し、ドレインおよびソースの注入を実
施する。これらの注入は、ウェル8ではP型であり、ウ
ェル9ではN型である。Nチャネル・トランジスタのソ
ースおよびドレインのPウェルへの注入の際に、コレク
タ・ウェル10の表面に、次の結合を向上させるための
重くドープしたN型拡散18を実施する。
ランジスタの分離ゲート13および14を従来の方法で
形成し、第1の注入(LDD)を実施し、スペーサ15
および16を形成し、ドレインおよびソースの注入を実
施する。これらの注入は、ウェル8ではP型であり、ウ
ェル9ではN型である。Nチャネル・トランジスタのソ
ースおよびドレインのPウェルへの注入の際に、コレク
タ・ウェル10の表面に、次の結合を向上させるための
重くドープしたN型拡散18を実施する。
【0017】次いで、高速熱アニール(1025℃)を
実施する。
実施する。
【0018】この段階の終わりには、(結合シリサイド
化(linkup silicidation )の可能性と金属被覆を除い
て)MOSトランジスタはほとんど完成している。この
段階の後、NPN型バイポーラ・トランジスタの実施を
開始する。
化(linkup silicidation )の可能性と金属被覆を除い
て)MOSトランジスタはほとんど完成している。この
段階の後、NPN型バイポーラ・トランジスタの実施を
開始する。
【0019】図4に示す段階では、厚さが例えば約20
nmの酸化シリコン層21、およびこれに続く厚さが例
えば約30nmの窒化シリコン層22を含む二重保護層
をCVDによって構造全体の上に付着させる。この層2
1−22の、バイポーラ・トランジスタのエミッタ−ベ
ース領域を形成しようとする所望の領域11のところに
開口を開ける。この開口は、厚い酸化物領域上で止まっ
ているため、決定的なものではないことに留意された
い。
nmの酸化シリコン層21、およびこれに続く厚さが例
えば約30nmの窒化シリコン層22を含む二重保護層
をCVDによって構造全体の上に付着させる。この層2
1−22の、バイポーラ・トランジスタのエミッタ−ベ
ース領域を形成しようとする所望の領域11のところに
開口を開ける。この開口は、厚い酸化物領域上で止まっ
ているため、決定的なものではないことに留意された
い。
【0020】図5に示す段階では、厚さが例えば約20
0nmのシリコン層23、続いて厚さが例えば、約30
0nmの封入酸化物層24を構造全体の上に付着させ
る。
0nmのシリコン層23、続いて厚さが例えば、約30
0nmの封入酸化物層24を構造全体の上に付着させ
る。
【0021】シリコン層23は後述するように、NPN
トランジスタの外来性ベースのドーピング源として使用
され、ベース・ポリシリコンと呼ばれるものであるた
め、P型にドープされていなければならない。ポリシリ
コンとは呼ばれるが、アモルファス・シリコンなどの付
着させたシリコン層であればどんな種類でもよい。本発
明の態様に従い、ポリシリコンまたはドープされていな
いアモルファス・シリコンの層23をまず付着させ、そ
の後この層にP型ドーピングを注入により実施すること
が好ましい。ホウ素は、BF2 の形態で、非常に高いド
ーズ量(1015〜1016原子/cm2 )、低いエネルギ
ーで注入し、注入されたホウ素がこの層の上部に集中
し、領域11の下のシリコン基板にホウ素が注入されな
いようにするのが好ましい。
トランジスタの外来性ベースのドーピング源として使用
され、ベース・ポリシリコンと呼ばれるものであるた
め、P型にドープされていなければならない。ポリシリ
コンとは呼ばれるが、アモルファス・シリコンなどの付
着させたシリコン層であればどんな種類でもよい。本発
明の態様に従い、ポリシリコンまたはドープされていな
いアモルファス・シリコンの層23をまず付着させ、そ
の後この層にP型ドーピングを注入により実施すること
が好ましい。ホウ素は、BF2 の形態で、非常に高いド
ーズ量(1015〜1016原子/cm2 )、低いエネルギ
ーで注入し、注入されたホウ素がこの層の上部に集中
し、領域11の下のシリコン基板にホウ素が注入されな
いようにするのが好ましい。
【0022】図6に示す段階では、領域11の中央部分
の層24および23に開口を開ける。この開口は、幅が
0.4μmと0.8μmの間で、単結晶シリコン中に5
0nm未満の深さに達するものとする。次いで、N型ド
ーパントを注入し、NPNトランジスタのコレクタ30
を画定する。したがってこのコレクタは開口に対して自
己整合している。このN型注入は、中程度のドーズ量、
高いエネルギー(例えば、1012〜1014原子/cm
2 、500keV)で実施する。こうして、横方向の広
がりの制限が後に形成する真性ベースと実質的に等しい
コレクタ有効領域が得られる。これは、コレクタと外来
性ベースの間の漂遊容量が小さいNPNトランジスタを
得るのに役立つ。コレクタのプロファイルが、一つに
は、コレクタの抵抗とコレクタの通過時間の、他方で
は、エミッタ−コレクタ間の降伏電圧(一般に4ボル
ト)およびベース−コレクタ間の降伏電圧を十分高くす
ることと、ベース−コレクタ間の容量を小さくすること
との最も良い可能な妥協点を与えるように、この注入を
最適化する(例えば連続注入などによる)。このコレク
タの注入が、CMOSトランジスタを最適化し、次いで
これとは別にNPNトランジスタの特性を最適化するの
に適したドーピング濃度および厚さを有するエピタキシ
ャル層2をあらかじめ選択することを可能とすることに
留意されたい。特に、このエピタキシャル層を、NPN
トランジスタのコレクタ層として直接使用しなければな
らない場合に比べて、この層の厚さを厚くすることがで
きる。
の層24および23に開口を開ける。この開口は、幅が
0.4μmと0.8μmの間で、単結晶シリコン中に5
0nm未満の深さに達するものとする。次いで、N型ド
ーパントを注入し、NPNトランジスタのコレクタ30
を画定する。したがってこのコレクタは開口に対して自
己整合している。このN型注入は、中程度のドーズ量、
高いエネルギー(例えば、1012〜1014原子/cm
2 、500keV)で実施する。こうして、横方向の広
がりの制限が後に形成する真性ベースと実質的に等しい
コレクタ有効領域が得られる。これは、コレクタと外来
性ベースの間の漂遊容量が小さいNPNトランジスタを
得るのに役立つ。コレクタのプロファイルが、一つに
は、コレクタの抵抗とコレクタの通過時間の、他方で
は、エミッタ−コレクタ間の降伏電圧(一般に4ボル
ト)およびベース−コレクタ間の降伏電圧を十分高くす
ることと、ベース−コレクタ間の容量を小さくすること
との最も良い可能な妥協点を与えるように、この注入を
最適化する(例えば連続注入などによる)。このコレク
タの注入が、CMOSトランジスタを最適化し、次いで
これとは別にNPNトランジスタの特性を最適化するの
に適したドーピング濃度および厚さを有するエピタキシ
ャル層2をあらかじめ選択することを可能とすることに
留意されたい。特に、このエピタキシャル層を、NPN
トランジスタのコレクタ層として直接使用しなければな
らない場合に比べて、この層の厚さを厚くすることがで
きる。
【0023】図7に示すように、レジスト・マスク除去
後、熱酸化が実施され、この間に厚さが5〜10nmの
桁の熱酸化物層31が形成され、ポリシリコン層23に
含まれるホウ素が下のエピタキシャル層に拡散し始め、
接合深さが約100nmのエキストリンシック・ベース
領域32を形成する。この拡散は次いで、バイポーラ構
造の最後のアニールで補完される。次いで、酸化物31
を通してP型注入を実施し、層23および24の開口の
中央に真性ベース領域33を形成させる。この真性ベー
スは、低エネルギーのホウ素(例えば、1013原子/c
m2 、5keV)で注入を実施することが好ましい。ポ
リシリコン23との接触は、このポリシリコンのホウ素
を横方向に拡散させることによって実施する。
後、熱酸化が実施され、この間に厚さが5〜10nmの
桁の熱酸化物層31が形成され、ポリシリコン層23に
含まれるホウ素が下のエピタキシャル層に拡散し始め、
接合深さが約100nmのエキストリンシック・ベース
領域32を形成する。この拡散は次いで、バイポーラ構
造の最後のアニールで補完される。次いで、酸化物31
を通してP型注入を実施し、層23および24の開口の
中央に真性ベース領域33を形成させる。この真性ベー
スは、低エネルギーのホウ素(例えば、1013原子/c
m2 、5keV)で注入を実施することが好ましい。ポ
リシリコン23との接触は、このポリシリコンのホウ素
を横方向に拡散させることによって実施する。
【0024】次いで、薄い窒化シリコン層(30nm)
を均一に付着させ、ポリシリコン層(100nm)でお
おう。次いで、ポリシリコン層を異方的にエッチング
し、層23および24に掘られた開口の側面にスペーサ
43のみを残すようにする。次に、窒化シリコンを均一
にエッチングし、ポリシリコン・スペーサ43によって
エッチング(化学的エッチングまたはプラズマ・エッチ
ング)から保護されている領域44の所定の場所だけ残
す。こうして、真性ベースを画定するために層23およ
び24に当初形成された開口よりも小さな開口が窒化物
44およびスペーサ43によって画定される。このさら
に小さな開口はエミッタの開口である。スペーサがそれ
ぞれ150nmの幅を有すると、この小開口の幅は約
0.5μmになる。
を均一に付着させ、ポリシリコン層(100nm)でお
おう。次いで、ポリシリコン層を異方的にエッチング
し、層23および24に掘られた開口の側面にスペーサ
43のみを残すようにする。次に、窒化シリコンを均一
にエッチングし、ポリシリコン・スペーサ43によって
エッチング(化学的エッチングまたはプラズマ・エッチ
ング)から保護されている領域44の所定の場所だけ残
す。こうして、真性ベースを画定するために層23およ
び24に当初形成された開口よりも小さな開口が窒化物
44およびスペーサ43によって画定される。このさら
に小さな開口はエミッタの開口である。スペーサがそれ
ぞれ150nmの幅を有すると、この小開口の幅は約
0.5μmになる。
【0025】図8に示す段階では、エミッタ注入(ホウ
素)の間の保護層および窒化シリコン層のエッチング止
めとして使用した開口の底の、薄い酸化物層31を、例
えば希フッ化水素酸浴中で徹底的に清浄化する。重くド
ープしたN型ポリシリコン層を付着させ、次いでエッチ
ングして、領域46を所定の位置に残す。ドープされた
ポリシリコン層領域46を選択した場所に維持して、例
えば、このポリシリコン領域46とベース・ポリシリコ
ン領域23の間にキャパシタを形成することができる。
素)の間の保護層および窒化シリコン層のエッチング止
めとして使用した開口の底の、薄い酸化物層31を、例
えば希フッ化水素酸浴中で徹底的に清浄化する。重くド
ープしたN型ポリシリコン層を付着させ、次いでエッチ
ングして、領域46を所定の位置に残す。ドープされた
ポリシリコン層領域46を選択した場所に維持して、例
えば、このポリシリコン領域46とベース・ポリシリコ
ン領域23の間にキャパシタを形成することができる。
【0026】図9に示す段階では、バイポーラ・トラン
ジスタのエミッタ−ベース領域、およびベース・ポリシ
リコン層23の部分を使用するデバイス(レジスタ、キ
ャパシタ等)を含む領域が他にあれば、その領域を除く
部分から酸化物層24およびベース・ポリシリコン層2
3を除去する。次いで、封入酸化シリコン層47を付着
させる。
ジスタのエミッタ−ベース領域、およびベース・ポリシ
リコン層23の部分を使用するデバイス(レジスタ、キ
ャパシタ等)を含む領域が他にあれば、その領域を除く
部分から酸化物層24およびベース・ポリシリコン層2
3を除去する。次いで、封入酸化シリコン層47を付着
させる。
【0027】次いで、トランジスタのベース領域の中央
のポリシリコン層46に含まれたドーパントの浸透アニ
ールを実施して、N型エミッタ49を形成する。バイポ
ーラ・トランジスタに関連したアニールは、ドーピング
の電気的再活性化を確実にし、接合深さを約60nmに
する。このアニールは、高速熱アニール型および/また
は炉アニールである。熱処理条件(30秒、1000
℃)は、MOSトランジスタに対するものより軽いの
で、MOSトランジスタに影響を与えることはない。
のポリシリコン層46に含まれたドーパントの浸透アニ
ールを実施して、N型エミッタ49を形成する。バイポ
ーラ・トランジスタに関連したアニールは、ドーピング
の電気的再活性化を確実にし、接合深さを約60nmに
する。このアニールは、高速熱アニール型および/また
は炉アニールである。熱処理条件(30秒、1000
℃)は、MOSトランジスタに対するものより軽いの
で、MOSトランジスタに影響を与えることはない。
【0028】図10に示す段階では、例えば、Pチャネ
ルMOSトランジスタやバイポーラ・トランジスタのコ
レクタ・ウェルなどのケイ化しようとする活性領域およ
び/またはポリシリコン領域の上の封入酸化シリコン層
47、窒化シリコン層22、保護酸化シリコン層21を
除去する。次いで、金属ケイ化物50を、露出したポリ
シリコンおよび単結晶シリコン領域上に選択的に形成す
る。
ルMOSトランジスタやバイポーラ・トランジスタのコ
レクタ・ウェルなどのケイ化しようとする活性領域およ
び/またはポリシリコン領域の上の封入酸化シリコン層
47、窒化シリコン層22、保護酸化シリコン層21を
除去する。次いで、金属ケイ化物50を、露出したポリ
シリコンおよび単結晶シリコン領域上に選択的に形成す
る。
【0029】図11に示す段階では、平坦化分離層51
を、周知の方法、例えばホウ素およびリンをドープした
ガラス(BPSG)を付着させるなどの方法で付着さ
せ、アニールする。続いて、この層およびこの下に層が
あればその層の、接点を形成しようとする場所に開口を
開ける。いくつかの接点しか図示しなかったのは、周知
のとおり、接点は有効領域の直上にとる必要は必ずしも
なく、これらの有効領域から延びる導電性領域の横方向
の延長部分に実施することもできるからである。よって
図11では、PチャネルMOSトランジスタのドレイン
接点53、バイポーラ・トランジスタのコレクタ接点5
4、エミッタ接点55、ベース接点56のみを示した。
を、周知の方法、例えばホウ素およびリンをドープした
ガラス(BPSG)を付着させるなどの方法で付着さ
せ、アニールする。続いて、この層およびこの下に層が
あればその層の、接点を形成しようとする場所に開口を
開ける。いくつかの接点しか図示しなかったのは、周知
のとおり、接点は有効領域の直上にとる必要は必ずしも
なく、これらの有効領域から延びる導電性領域の横方向
の延長部分に実施することもできるからである。よって
図11では、PチャネルMOSトランジスタのドレイン
接点53、バイポーラ・トランジスタのコレクタ接点5
4、エミッタ接点55、ベース接点56のみを示した。
【0030】図12は、図11のバイポーラ側に対応
し、バイポーラ・トランジスタのエミッタ−ベース領域
を拡大して示したものである。
し、バイポーラ・トランジスタのエミッタ−ベース領域
を拡大して示したものである。
【0031】桁の大きさの例を与えるため示すが、具体
的な実施形態では、以下の数値データを有する構造の実
施態様を選択することができる(eは厚さ、Csは表面
濃度または均質な層の平均濃度を表す)。 基板1:Cs= 1015原子/cm3 エピ層2:Cs= 1016原子/cm3 、e= 0.8〜
1.4μm 埋込み層3:Cs= 1020原子/cm3 酸化物5:e= 0.5μm N型またはP型ソースおよびドレイン:Cs=1020原子
/cm3 、e =0.15μm
的な実施形態では、以下の数値データを有する構造の実
施態様を選択することができる(eは厚さ、Csは表面
濃度または均質な層の平均濃度を表す)。 基板1:Cs= 1015原子/cm3 エピ層2:Cs= 1016原子/cm3 、e= 0.8〜
1.4μm 埋込み層3:Cs= 1020原子/cm3 酸化物5:e= 0.5μm N型またはP型ソースおよびドレイン:Cs=1020原子
/cm3 、e =0.15μm
【0032】前述の製造方法は、高精細CMOSトラン
ジスタの既存の製造ラインと完全な互換性があり、同時
に、コレクタ領域、真性ベース領域、エミッタ領域が自
己整合性であるバイポーラ・トランジスタの実施を可能
とする。
ジスタの既存の製造ラインと完全な互換性があり、同時
に、コレクタ領域、真性ベース領域、エミッタ領域が自
己整合性であるバイポーラ・トランジスタの実施を可能
とする。
【0033】このバイポーラ・トランジスタは多くの利
点を有する。その性能は、CMOSトランジスタの存在
に影響されない。具体的には、これを無線周波数で使用
することができる(遮断周波数40GHz超)。このバ
イポーラ・トランジスタは、相互コンダクタンスが非常
に高く、低雑音であるため、アナログ用途に向く。具体
的には、ベース接点(P+ ポリシリコン中にある)が、
ベースの抵抗を有利に大幅に低減し、RF雑音指数を有
利に向上させる。よって、このバイポーラ・トランジス
タをある種のガリウムヒ素トランジスタの代わりに使用
して、低コスト化することができ、高性能CMOS回路
と同じチップ上に結合できる可能性がある。
点を有する。その性能は、CMOSトランジスタの存在
に影響されない。具体的には、これを無線周波数で使用
することができる(遮断周波数40GHz超)。このバ
イポーラ・トランジスタは、相互コンダクタンスが非常
に高く、低雑音であるため、アナログ用途に向く。具体
的には、ベース接点(P+ ポリシリコン中にある)が、
ベースの抵抗を有利に大幅に低減し、RF雑音指数を有
利に向上させる。よって、このバイポーラ・トランジス
タをある種のガリウムヒ素トランジスタの代わりに使用
して、低コスト化することができ、高性能CMOS回路
と同じチップ上に結合できる可能性がある。
【0034】本発明は、前述の技術にしたがって製造し
たBICMOS集積回路中に、製造段階数を増加させる
ことなく大容量のキャパシタを実現することを目的とす
る。
たBICMOS集積回路中に、製造段階数を増加させる
ことなく大容量のキャパシタを実現することを目的とす
る。
【0035】このような大容量キャパシタの製造を、図
13ないし図19に関して説明する。図13ないし図1
9はぞれぞれ、図3ないし図9に対応する。
13ないし図19に関して説明する。図13ないし図1
9はぞれぞれ、図3ないし図9に対応する。
【0036】図13に示すように図3の段階で、MOS
トランジスタのゲート13および14に加えて、厚い酸
化物領域5上にP型にドープしたポリシリコン層を形成
する(PチャネルMOSトランジスタのゲート13と同
様の方法、すなわちこれらのトランジスタのソースおよ
びドレインと同じ注入による従来の方法で形成する)。
当然のことながら、スペーサ15に対応するスペーサ1
15をこの層の縁部に形成する。
トランジスタのゲート13および14に加えて、厚い酸
化物領域5上にP型にドープしたポリシリコン層を形成
する(PチャネルMOSトランジスタのゲート13と同
様の方法、すなわちこれらのトランジスタのソースおよ
びドレインと同じ注入による従来の方法で形成する)。
当然のことながら、スペーサ15に対応するスペーサ1
15をこの層の縁部に形成する。
【0037】図14に示すように図4の段階で、酸化シ
リコン21と窒化シリコン22の二重層を付着させ、エ
ミッタ−ベース開口11を開けるのと同時に層113の
上部の上に開口を開ける。
リコン21と窒化シリコン22の二重層を付着させ、エ
ミッタ−ベース開口11を開けるのと同時に層113の
上部の上に開口を開ける。
【0038】図15の段階では、構造を、ベース・ポリ
シリコン層23および保護酸化物層24でおおう。
シリコン層23および保護酸化物層24でおおう。
【0039】図16の段階では、ポリシリコン層113
の上の部分の層23および24をエッチングし、エミッ
タ−ベース開口を形成するのと同時に開口101を形成
する。
の上の部分の層23および24をエッチングし、エミッ
タ−ベース開口を形成するのと同時に開口101を形成
する。
【0040】図17に示すように、図7の段階で、層3
1に対応する熱酸化物層131および窒化シリコン領域
44に対応する窒化シリコン層144を含むコーティン
グを、開口101の底面および縁部に形成するために、
熱酸化および窒化物付着を実施する。次いで、エッチン
グしてスペーサ43を形成するポリシリコン層を付着さ
せる。
1に対応する熱酸化物層131および窒化シリコン領域
44に対応する窒化シリコン層144を含むコーティン
グを、開口101の底面および縁部に形成するために、
熱酸化および窒化物付着を実施する。次いで、エッチン
グしてスペーサ43を形成するポリシリコン層を付着さ
せる。
【0041】開口101の幅は、ポリシリコンのエッチ
ング後、この開口がポリシリコン143で完全に充填さ
れているように選択する。スペーサの幅が約150から
200nmとなるような構造とした場合に、開口101
の最大幅が約350nmになることを意味する。さら
に、スペーサ43がドープしていないポリシリコン中に
形成されることは前に説明した。ここでは、N+ 型に重
くドープしたポリシリコンに注入を実施してこれらのス
ペーサを形成することを選択する。これは、エミッタ−
ベース側の構造の動作を変更しない。領域43のN型ド
ーピング濃度は実質的に無関係だからである。
ング後、この開口がポリシリコン143で完全に充填さ
れているように選択する。スペーサの幅が約150から
200nmとなるような構造とした場合に、開口101
の最大幅が約350nmになることを意味する。さら
に、スペーサ43がドープしていないポリシリコン中に
形成されることは前に説明した。ここでは、N+ 型に重
くドープしたポリシリコンに注入を実施してこれらのス
ペーサを形成することを選択する。これは、エミッタ−
ベース側の構造の動作を変更しない。領域43のN型ド
ーピング濃度は実質的に無関係だからである。
【0042】図18に示す次の段階では、N型にドープ
したエミッタのポリシリコンをエッチングし、領域46
に対応する領域146を得る。領域146は特に領域1
43をおおう。
したエミッタのポリシリコンをエッチングし、領域46
に対応する領域146を得る。領域146は特に領域1
43をおおう。
【0043】したがって、N+ 型ポリシリコンで形成さ
れ領域143〜146に対応する第一電極とP+ 型ポリ
シリコンで形成され領域113〜123に対応する第二
電極を有するコンデンサが得られる。これらの電極は、
厚さ約5〜10nmの薄い酸化物層31と、厚さ約30
nmの窒化シリコン層144とによって分離される。
れ領域143〜146に対応する第一電極とP+ 型ポリ
シリコンで形成され領域113〜123に対応する第二
電極を有するコンデンサが得られる。これらの電極は、
厚さ約5〜10nmの薄い酸化物層31と、厚さ約30
nmの窒化シリコン層144とによって分離される。
【0044】この方法は、もちろん各電極への接点の実
施を除き、キャパシタ領域の側面になんら特定の段階を
含まずに続行される。
施を除き、キャパシタ領域の側面になんら特定の段階を
含まずに続行される。
【0045】一方で、水平方向に対向した電極によっ
て、他方で、垂直方向、周辺に対向した電極によってキ
ャパシタを実現することにより、また、酸化物に比べて
窒化物が高い比誘電率を有することにより単位表面積当
たりの容量が非常に大きなキャパシタが得られる。単位
表面積当たりの容量は、酸化物131の厚さおよび窒化
物144の厚さを選択することによって調節することが
できる。ポリシリコン・スペーサで開口101を完全に
充填してしまわなくてはならないので、この方法で実施
できるのは、非常に小さな寸法のキャパシタに限られ
る。実際に非常に多くの同一のキャパシタを並べて形成
し、様々な方法で集積して、周辺長/表面積比が等し
く、容量が同一の一般的なキャパシタを得ることができ
るので、このことは、事実、有利なことである。キャパ
シタ網を形成することもできる。
て、他方で、垂直方向、周辺に対向した電極によってキ
ャパシタを実現することにより、また、酸化物に比べて
窒化物が高い比誘電率を有することにより単位表面積当
たりの容量が非常に大きなキャパシタが得られる。単位
表面積当たりの容量は、酸化物131の厚さおよび窒化
物144の厚さを選択することによって調節することが
できる。ポリシリコン・スペーサで開口101を完全に
充填してしまわなくてはならないので、この方法で実施
できるのは、非常に小さな寸法のキャパシタに限られ
る。実際に非常に多くの同一のキャパシタを並べて形成
し、様々な方法で集積して、周辺長/表面積比が等し
く、容量が同一の一般的なキャパシタを得ることができ
るので、このことは、事実、有利なことである。キャパ
シタ網を形成することもできる。
【0046】これらのキャパシタを製造するのに、前述
の製造ラインの段階にさらに製造段階を追加する必要は
一切ないことを再び強調しておく。異なる段階で使用す
るマスクの外観を修正するだけで十分である。
の製造ラインの段階にさらに製造段階を追加する必要は
一切ないことを再び強調しておく。異なる段階で使用す
るマスクの外観を修正するだけで十分である。
【0047】本発明に基づくラインを使用することによ
って、他の構成部分を得ることができ、このラインが多
くの変更、修正、改良を有することができることに当業
者は気が付くであろう。具体的には、指摘したいくつか
の数値は例示としてのみ上げたものであり、指摘した各
材料は例示のためであり、同じ機能(例えば、他の材料
に対するエッチング選択性)を実行する他の材料で置き
換えることができるものである。さらに、各種一次構成
部分は、正または負の導電性を有する埋込み層の有無に
関わらず実施できるものである。
って、他の構成部分を得ることができ、このラインが多
くの変更、修正、改良を有することができることに当業
者は気が付くであろう。具体的には、指摘したいくつか
の数値は例示としてのみ上げたものであり、指摘した各
材料は例示のためであり、同じ機能(例えば、他の材料
に対するエッチング選択性)を実行する他の材料で置き
換えることができるものである。さらに、各種一次構成
部分は、正または負の導電性を有する埋込み層の有無に
関わらず実施できるものである。
【0048】このような変更、修正、改良は、この開示
の一部をなすものであり、本発明の趣旨および範囲に含
まれるものである。よって以上の説明は単に例示的なも
のであり、限定的なものではない。本発明は、添付の特
許請求の範囲およびその等価物に定義されたもののみに
限定されるものである。
の一部をなすものであり、本発明の趣旨および範囲に含
まれるものである。よって以上の説明は単に例示的なも
のであり、限定的なものではない。本発明は、添付の特
許請求の範囲およびその等価物に定義されたもののみに
限定されるものである。
【図1】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図2】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図3】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図4】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図5】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図6】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図7】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図8】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図9】NチャネルMOSトランジスタ、PチャネルM
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
OSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジスタ
の実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図10】NチャネルMOSトランジスタ、Pチャネル
MOSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジス
タの実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
MOSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジス
タの実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図11】NチャネルMOSトランジスタ、Pチャネル
MOSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジス
タの実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
MOSトランジスタ、NPN型バイポーラ・トランジス
タの実施形態の製造段階を連続的に示す簡略断面図であ
る。
【図12】図1ないし図11に示す方法で得られるNP
N型バイポーラ・トランジスタの拡大図である。
N型バイポーラ・トランジスタの拡大図である。
【図13】本発明に基づくキャパシタの製造段階を示す
図である。
図である。
【図14】本発明に基づくキャパシタの製造段階を示す
図である。
図である。
【図15】本発明に基づくキャパシタの製造段階を示す
図である。
図である。
【図16】本発明に基づくキャパシタの製造段階を示す
図である。
図である。
【図17】本発明に基づくキャパシタの製造段階を示す
図である。
図である。
【図18】本発明に基づくキャパシタの製造段階を示す
図である。
図である。
【図19】本発明に基づくキャパシタの製造段階を示す
図である。
図である。
1 P型基板 2 N型エピタキシャル層 3 N+ 型埋込み層 5 厚い酸化物層 8 N型ウェル 9 P型ウェル 6 薄い酸化物領域 10 コレクタ・ウェル 11 NPN型トランジスタのベースおよびエミッタを
形成する領域 13 MOSトランジスタのゲート 14 MOSトランジスタのゲート 15 スペーサ 16 スペーサ 18 重くドープしたN型拡散 21 酸化シリコン層 22 窒化シリコン層 23 シリコン層 24 封入酸化物層 30 コレクタ 31 熱酸化物層 32 外来性ベース領域 33 真性ベース領域 43 スペーサ 44 窒化シリコン層 46 重くドープしたポリシリコン層 47 封入酸化シリコン層 50 金属ケイ化物 51 平坦化分離層 53 ドレイン接点 54 コレクタ接点 55 エミッタ接点 56 ベース接点 113 P型ポリシリコン層 115 スペーサ 101 開口 143 ポリシリコン・スペーサ 131 熱酸化物層 144 窒化シリコン層
形成する領域 13 MOSトランジスタのゲート 14 MOSトランジスタのゲート 15 スペーサ 16 スペーサ 18 重くドープしたN型拡散 21 酸化シリコン層 22 窒化シリコン層 23 シリコン層 24 封入酸化物層 30 コレクタ 31 熱酸化物層 32 外来性ベース領域 33 真性ベース領域 43 スペーサ 44 窒化シリコン層 46 重くドープしたポリシリコン層 47 封入酸化シリコン層 50 金属ケイ化物 51 平坦化分離層 53 ドレイン接点 54 コレクタ接点 55 エミッタ接点 56 ベース接点 113 P型ポリシリコン層 115 スペーサ 101 開口 143 ポリシリコン・スペーサ 131 熱酸化物層 144 窒化シリコン層
Claims (4)
- 【請求項1】 厚い酸化物領域(5)上に、MOSトラ
ンジスタのゲート電極に対応するポリシリコン層(11
3)を付着させる段階と、 ベース・ポリシリコン層(23)および酸化シリコン層
(24)を連続的に付着させる段階と、 前記ベース・ポリシリコン層(23)および前記酸化シ
リコン層(24)に開口(101)を形成する段階と、 酸化雰囲気中で熱アニールを実施し、酸化物層(13
1)を形成する段階と、 スペーサ・ポリシリコンがエッチング後に開口を完全に
充填するように開口の幅を十分狭くするようにして、窒
化シリコン層(144)およびスペーサ・ポリシリコン
層(143)を付着させる段階と、 エミッタ・ポリシリコン層(146)を付着させる段階
と、 ベース・ポリシリコン層の接点およびエミッタ・ポリシ
リコン層の接点を形成する段階を含むことを特徴とす
る、BICMOS集積回路製造技術でキャパシタを製造
する方法。 - 【請求項2】 熱酸化物層(131)が、10nmの桁
の厚さを有することを特徴とする、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項3】 窒化シリコン層(144)が、30nm
の桁の厚さを有することを特徴とする、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項4】 ゲート・ポリシリコン層およびベース・
ポリシリコン層がP型にドープされ、スペーサ・ポリシ
リコン層およびエミッタ・ポリシリコン層がN型にドー
プされることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
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