JPH11154715A - BiCMOSの製造方法 - Google Patents
BiCMOSの製造方法Info
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- JPH11154715A JPH11154715A JP10178591A JP17859198A JPH11154715A JP H11154715 A JPH11154715 A JP H11154715A JP 10178591 A JP10178591 A JP 10178591A JP 17859198 A JP17859198 A JP 17859198A JP H11154715 A JPH11154715 A JP H11154715A
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- 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
Abstract
を減らすことができるBiCMOSの製造方法を開始す
る。 【解決手段】本発明のBiCMOSの製造方法は、所定
濃度の第1伝導型の不純物を有する半導体基板に素子分
離膜を形成し相補型MOSトランジスタのための、二つ
の活性領域からなる第1部分と、バイポーラトランジス
タのための、五つの活性領域からなる第2部分とを定義
する段階、第2部分の中央に位置した三つの活性領域の
表面から第1深さに第2伝導型の不純物をイオン注入し
埋没層を形成する段階、第1部分の一つの活性領域と、
第2部分の両側端部の二つの活性領域とを露出させ、第
2伝導型の不純物をイオン注入し、その表面から第3深
さに至るように第1ウェル領域を形成し、第2部分に形
成された第1ウェル領域は前記第1埋没層と接合される
ようにする段階、及び第1部分中の他の一つの活性領域
を露出させ、第1伝導型の不純物をイオン注入し、その
表面から所定深さに至る第2ウェル領域を形成する段階
を含む。
Description
方法に関し、より具体的には、バイポーラトランジスタ
とMOSトランジスタとが結合されたBiCMOSの製
造方法に関する。
ion)級コンピュータのCDロムドライバーやハードディ
スクドライバーなどをコントロールするのに用いられる
SCCI(small component system interface)チップは
高い駆動電流及び速い動作速度を要求する。
充足させるには、少ない面積を占めながらも高い隨行能
力を有するMOSトランジスタと、速い動作速度を有す
るバイポーラトランジスタとの複合体であるBiCMO
Sが利用されるべきである。このBiCMOSは、CM
OSトランジスタの低電力特性と、バイポーラトランジ
スタの速い動作速度という長所を有し、このバイポーラ
トランジスタとしてはNPNトランジスタが主に用いら
れる。
法を添付の図面の図1A乃至1Dに基づき詳細に説明す
る。まず、図1Aを参照すれば、P型半導体基板30の
所定部分に公知のロコス(LOCOS)酸化方式によって素子
分離膜31を形成し、多数の活性領域を定義する。次い
で、以後のイオン注入工程の際、基板の損傷を防止する
ため、活性領域の表面にスクリーン酸化膜32を形成す
る。その後、バイポーラトランジスタ領域Bのコレクタ
を形成するため、五つの活性領域を露出する第1マスク
パターン33を形成する。次に、露出された活性領域へ
N型の不純物、例えばリン(phosphorus)イオンを所定濃
度及びエネルギーでイオン注入し、半導体基板30の所
定部分にコレクタ領域34を形成する。
クパターン33を公知のプラズマアッシング(Plasma As
hing)方法により除去してから、半導体基板30の表面
にコレクタ領域は34の所定部分、即ち端部の二つの活
性領域を除いた三つの活性領域を露出する第2マスクパ
ターン35を形成する。その後、露出された部分へP型
の不純物、例えばホウ素Bをイオン注入し、ベース領域
36を形成する。
スクパターン35を除去してから、相補型MOS形成の
ための二つの活性領域のいずれか一つの活性領域(Pウ
ェル予定領域)を露出する第3マスクパターン37を形
成する。その後、露出された部分にNウェル形成用不純
物、例えばリンイオンを所定の条件でイオン注入してN
ウェル38を形成する。
クパターン39を公知の方式により除去してから、MO
Sトランジスタ領域Mの残りの活性領域(Pウェル予定
領域)を露出する第4マスクパターン39を公知のフォ
トリソグラフィー工程によって形成する。その後、第4
マスクパターン39によって露出された半導体基板30
にP型の不純物を所定のイオン注入の条件下でイオン注
入し、Pウェル40を形成する。
スクパターン39は公知の方式により除去し、基板の上
部に存在するスクリーン酸化膜32も公知の式により除
去する。その後、全面に絶縁膜とポリシリコンのような
導電体膜を所定厚さで蒸着してからパターニングし、相
補型MOSトランジスタ領域Mの二つの活性領域の表面
の所定部分に、ゲート絶縁膜41とゲート電極42を形
成する。
36の中、両側端部の二つの活性領域を露出する第4マ
スクパターン(図示せず)を形成してから、P型の不純物
を所定の条件下でイオン注入し、PMOSのソースドレ
イン領域43a、43bとベース電極43cを形成す
る。
除去され、半導体基板30の上部にコレクタ領域34、
Pウェル領域40及びベース領域36の中、中央の活性
領域(エミッタ電極の予定領域)を露出する第5マスクパ
ターン(図示せず)を形成する。次いで、露出された半導
体基板30にN型の不純物、例えばリンをイオン注入
し、NMOSのソース、ドレイン領域44a、44b、
コレクタ電極44c及びエミッタ電極44dを形成す
る。その後、第5マスクパターンを除去する。
ような工程によりBiCMOSを形成することになる
と、一般のCMOS工程に比し、バイポーラトランジス
タを形成するための工程、即ちN型のコレクタ領域34
の形成工程と、コレクタ内にP型のベース領域36を形
成する工程と、P型のベース領域36内にエミッタ領域
44dを形成する工程とが各々のフォトリソグラフィー
工程によって別に形成されるので、工程段階が増大さ
れ、工程が複雑になるという問題点が発生される。これ
により、収率が減少され生産性が低下される。
製造工程の際、BiCMOSのコレクタ及びベース領域
を同じマスクを利用し形成することにより、フォトリソ
グラフィー工程回数を減少させることができるBiCM
OSの製造方法を提供することにある。
ば、相補型MOSトランジスタとバイポーラトランジス
タを単一の半導体基板に有する半導体素子の製造のた
め、まず、所定濃度の第1伝導型の不純物を有する半導
体基板が提供される。次に、前記半導体基板に多数の素
子分離膜を形成し前記相補型MOSトランジスタのため
の第1領域と、前記バイポーラトランジスタのための第
2領域とを定義する。ここで、前記第1領域は二つの活
性領域からなり、前記第2領域は五つの活性領域からな
る。次に、前記第2部分中で中央の三つの活性領域を露
出するマスクパターンを形成する。しかる後、前記マス
クパターンを利用し、三つの露出された活性領域を含む
領域の表面から第1深さに第2伝導型の不純物をイオン
注入し埋没層を形成する。その後、前記第1部分のいず
れか一つの活性領域と、前記第2部分中の両側端部の二
つの活性領域とに第2伝導型の不純物を有する第1ウェ
ル領域を形成し、前記第2部分に形成された第1ウェル
領域は前記埋没層と接合されるように形成する。次い
で、前記第1部分中残りの活性領域に第2ウェル領域を
形成する。
形成してから同じマスクパターンを利用し、三つの露出
された活性領域を含む領域の表面から第2深さに第1伝
導型の不純物をイオン注入し、第2埋没層を形成する。
前記第2深さは前記第1深さより浅い。その後、第1部
分のいずれか一つの活性領域と、第2部分中の両側端部
の二つの活性領域とに第2伝導型の不純物を有する第1
ウェル領域を形成する段階を行う。
MOSのバイポーラトランジスタの形成工程の際、コレ
クタ及びベース領域が同じマスクを利用し形成されるの
で、製造工程段階が減少され、これにより、収率及び生
産性が改善される。
の望ましい実施例を詳細に説明する。添付の図面の図2
A乃至図2Dは、本発明による半導体素子の製造方法を
説明するための各製造工程別の断面図である。まず、図
2Aを参照すれば、第1伝導型の半導体基板11、例え
ばP型のシリコン基板11が提供される。半導体基板1
1は、ロコス方法により形成された多数、例えば八つの
素子分離膜12と、前記素子分離膜12によって定義さ
れる多数の活性領域、例えば七つの活性領域とを含む。
図2Aから、左側に位置した二つの活性領域は、PMO
SとNMOSとで構成されるCMOSトランジスタの形
成のためのもので、領域「M」(又は第1領域)として表
示され、右側に位置した五つの活性領域は、バイポーラ
トランジスタの形成のためのもので、領域「B」(又は
第2領域)としてに表示される。
より素子分離膜12が形成された後、以後のイオン注入
工程の際、基板の損傷を防止するため、各活性利用域の
表面にスクリーン酸化膜13が形成される。
の中央部に位置した三つの活性領域を露出する第1マス
クパターン14が形成される。この時、第1マスクパタ
ーン14は公知のフォトリソグラフィー工程により形成
され、その厚さは3乃至5μmの範囲を有する。
えばリン(phosphorus)イオンを1乃至2MeVのイオン注
入エネルギーと、5×1012乃至5×1013ions/c
m2のイオン注入濃度とでイオン注入し、露出された領
域の表面から第1深さに第1埋没層15を形成する。
不純物、例えばホウ素(boron)イオンを60乃至200K
eVのイオン注入エネルギーと、5×1012乃至5×1
0 13ions/cm2のイオン注入濃度とで露出された基板
内にイオン注入し、基板11の表面から第2深さに第2
埋没層16を形成する。ここで、第1深さは第2深さよ
り深い。従って、第2埋没層16は第1埋没層15より
基板11の表面から浅い所に位置する。ここで、第1埋
没層15はバイポーラトランジスタのコレクタ領域の一
部(以下、第1コレクタ領域という)に該当し、第2埋没
層16はバイポーラトランジスタのベース領域に該当す
る。一方、前記第2埋没層16は、半導体基板11とそ
の不純物濃度が類似している範囲にある場合、例えば半
導体基板の濃度が8×1015乃至8×1016atom/c
m2程度であれば、前記第2埋没層16をょ形成する段
階は省略可能である。
ーン14は公知のプラズマアッシング(Plasma Ashing)
方式等により除去され、第1領域(「M」領域)のいずれ
か一つの活性領域、ここでは左側の活性領域と、第2領
域(「B」領域)の両側端部にある二つの活性領域とを露
出する第2マスクパターン17が公知のフォトリソグラ
フィー方法により形成される。この時、用いられた第2
マスクパターンの厚さは2乃至4μm程度である。ここ
で、第1領域で露出された活性領域は、PMOSの形式
のためのNウェルの予定領域に該当し、第2領域で露出
された二つの活性領域は、バイポーラトランジスタのコ
レクタ領域の一部に該当する。その後、リンイオンを約
70KeV乃至1.5MeVのエネルギーと、5×1012乃
至5×1013ions/cm2のイオン注入濃度とで1次イ
オン注入し、約180乃至250KeVのエネルギーと、
5×1012乃至5×1013ions/cm2のイオン注入
濃度とで2次イオン注入した後、約30乃至80KeVの
エネルギーと、2×1012乃至8×1012ions/cm
2のイオン注入濃度とで3次イオン注入し、Nウェル領
域18a及びコレクタ領域の一部分18bを形成する。
現在の工程段階で形成されたコレクタ領域の一部分18
bは、前記第1埋没層15と後続熱処理工程のうちオー
バーラップされ、バイポーラトランジスタのコレクタ領
域を形成する。前記Nウェル領域18aの不純物濃度
は、PMOSトランジスタのソース/ドレイン領域の形
成のための後続工程後に、しきい電圧が−0.5乃至−
0.8Vになるようにするのが望ましい。
マスクパターン17が公知の方式により除去された後、
第1領域Mの残りの活性領域(Pウェルの予定領域)が露
出されるように第3マスクパターン19を公知のフォト
リソグラフィー工程によって形成する。ここで、第3マ
スクパターン19の高さは約2乃至4μm程度となるよ
うに形成する。
出された半導体基板11にホウ素イオンを約500乃至
700KeVのエネルギーと、1×1013乃至5×10
13ions/cm2の濃度とで1次イオン注入し、約70乃
至120KeVのエネルギーと、5×1012乃至2×1
013ions/cm2のイオン注入濃度とで2次イオン注入
してから、約10乃至30KeVのエネルギーと、1×1
012乃至5×1012ions/cm2のイオン注入濃度と
で3次イオン注入し、Pウェル領域20を形成する。前
記Pのウェル領域20の不純物濃度は、NMOSトラン
ジスタのソース/ドレイン領域の形成のための後続工程
の後、しきい電圧が−0.5乃至−0.8Vになるよう
にすることが望ましい。
ターン19は公知の方式により除去され、基板上部に存
在するスクリーン酸化膜13が公知の方式により除去さ
れる。その後、半導体基板11の上部に各々所定厚さを
有する絶縁膜とポリシリコンのような導電体膜を順次的
に蒸着する。続いて、蒸着された導電体とその下部の絶
縁膜を前記Nウェル領域18a及びPウェル領域20の
所定部分に存在するようにパターニングし、ゲート電極
22とその下部のゲート絶縁膜21を形成する。
ース領域16の上部のベース電極の予定領域が露出され
るように、第4マスクパターン(図示せず)を形成してか
ら、P型の不純物、例えばホウ素イオンを所定のイオン
注入エネルギーと、所定の濃度とでイオン注入し、PM
OSのソース、ドレイン領域23a、23b及びバイポ
ーラトランジスタのベース電極23cを形成する。
ず)を除去し、半導体基板11の上部にNウェル領域2
0、第2領域Bのコレクタ領域18bに該当する両側端
部の二つの活性領域、及びベース領域23cの中央に位
置した活性領域(エミッタの予定領域:24d)が露出さ
れるように、第5マスクパターン(図示せず)を形成す
る。次に、露出された半導体基板11にN型の不純物、
例えばヒ素(As)イオンをイオン注入し、NMOSのソ
ース、ドレイン領域24a、24b、コレクタ電極24
c、及びエミッタ電極24dを形成する。その後、第5
マスクパターンを除去してから、通常の後続工程を進ん
でBiCMOS素子を完成する。
OSの形成のためのNウェルをまず形成してからウェル
を形成したが、その順序を異にしても同じ効果が得られ
る。
Nのバイポーラトランジスタが同じ基板に構成された例
を説明したが、NPNバイポーラトランジスタの代わり
にPNPトランジスタを適用する場合にも同じ製造工程
上の効果が得られる。
層15を形成する段階と、ベースの形成のための第2埋
没層16を形成する段階とは、図2Cで説明されたPウ
ェル領域20を形成する工程以後に適用しても同じ効果
が得られる。
ば、BiCMOS素子の成形工程において、ベース領域
の形成のためのマスクを適用しコレクタの一部を形成
し、CMOSのウェル領域の形成のためのマスクを適用
しコレクタの残りの部分を形成することにより、従来の
方法に比しコレクタの形成のためのマスク形成工程を省
略できる。従って、本願方法は、BiCMOSの製造に
おける生産性を向上させる効果が提供できる。
明し示したが、当業者によってこれに対する訂正や変形
ができる。従って、以下、特許請求の範囲は、本発明の
真の思想と範囲に属する限り、あらゆる訂正や変形を含
むことと理解できる。
の製造方法を説明するための断面図である。
造方法を説明するための各製造工程の断面図である。
Claims (18)
- 【請求項1】相補型MOSトランジスタとバイポーラト
ランジスタを単一の半導体基板に有する半導体基板に有
する半導体素子の製造方法において、所定濃度の第1伝
導型の不純物を有する半導体基板を提供する段階、前記
半導体基板に多数の素子分離膜を形成し前記相補型MO
Sトランジスタのための、二つの活性領域からなる第1
部分と、前記バイポーラトランジスタのための、五つの
活性領域からなる第2部分とを定義する段階、前記第2
部分中で中央の三つの活性領域を露出する第1マスクパ
ターンを形成する段階、前記第1マスクパターンを利用
し、前記三つの露出された活性領域を含む領域の表面か
ら第1深さに第2伝導型の不純物をイオン注入し、埋没
層を形成する段階、前記第1部分のいずれか一つの活性
領域と、前記第2部分中の両側端部の二つの活性領域を
露出する第2マスクパターンとを形成する段階、前記第
2マスクパターンの形成された結果物の基板へ第2伝導
型の不純物をイオン注入し、前記第2マスクパターンに
よって露出された活性領域の表面から第2深さに至るよ
うに第1ウェル領域を形成し、前記第2部分に形成され
た第1ウェル領域は前記第1埋没層と接合されるように
第1ウェル領域を形成する段階、前記第1部分中残りの
活性領域を露出する第3マスクパターンを形成する段
階、及び、前記第3マスクパターンの形成された結果物
の基板へ第1伝導型の不純物をイオン注入し、前記第3
マスクパターンによって露出された活性領域の表面から
第3深さに至るように第2ウェル領域を形成する段階を
含むことを特徴とするBiCMOSの製造方法。 - 【請求項2】前記第1伝導型はP型であり、前記第2伝
導型はN型であることを特徴とする請求項1記載のBi
CMOSの製造方法。 - 【請求項3】前記第1伝導型はN型であり、前記第2伝
導型はP型であることを特徴とする請求項1記載のBi
CMOSの製造方法。 - 【請求項4】前記提供された半導体基板の濃度は8×1
015〜8×1016atom/cm2であることを特徴とす
る請求項1記載のBiCMOSの製造方法。 - 【請求項5】前記埋没層はリンを1乃至2MeVのイオン
注入エネルギーと、5×1012乃至5×1013ions
/cm2のイオン注入濃度とでイオン注入して形成するこ
とを特徴とする請求項1記載のBiCMOSの製造方
法。 - 【請求項6】前記第1マスクパターンは3乃至5μmの
厚さで形成することを特徴とする請求項1記載のBiC
MOSの製造方法。 - 【請求項7】前記第2マスクパターンは、2乃至4μm
の高さで形成されることを特徴とする請求項1記載のB
iCMOSの製造方法。 - 【請求項8】前記第1ウェル領域の形成段階は、リンイ
オンを約700KeV乃至1.5MeVのエネルギーと、5×
1012乃至5×1013ions/cm2のイオン注入濃度
とで1次イオン注入し、約180乃至250KeVのエネ
ルギーと、5×1012乃至5×1013ions/cm2の
イオン注入濃度とで2次イオン注入した後、約30乃至
80KeVのエネルギーと、2×1012乃至8×10
12ions/cm2のイオン注入濃度とで3次イオン注入す
る段階を含むことを特徴とする請求項1記載のBiCM
OSの製造方法。 - 【請求項9】前記第2ウェル領域の形成段階は、ホウ素
イオンを約500乃至700KeVのエネルギーと、1×
1013乃至5×1013ions/cm2の濃度とで一次イ
オン注入し、約70乃至120KeVのエネルギーと、5
×1012乃至2×1013ions/cm2のイオン注入濃
度とで2次イオン注入した後、約10乃至30KeVのエ
ネルギーと、1×1012乃至5×1012ions/cm2
のイオン注入濃度とで3次イオン注入する段階を含むこ
とを特徴とする請求項1記載のBiCMOSの製造方
法。 - 【請求項10】前記提供された半導体基板の活性領域に
所定厚さのスクリーン酸化膜を形成する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項1記載のBiCMOSの製造方
法。 - 【請求項11】相補型MOSトランジスタとバイポーラ
トランジスタを単一の半導体基板に有する半導体素子の
製造方法において、所定濃度の第1伝導型の不純物を有
する半導体基板を提供する段階、前記半導体基板に多数
の素子分離膜を形成し前記相補型MOSトランジスタの
ための、二つの活性領域からなる第1部分と、前記バイ
ポーラトランジスタのための、五つの活性領域からなる
第2部分とを定義する段階、前記第2部分中で中央の三
つの活性領域を露出する第1マスクパターンを形成する
段階、前記第1マスクパターンを利用し、前記三つの露
出された活性領域を含む領域の表面から第1深さに第2
伝導型の不純物をイオン注入し、第1埋没層を形成する
段階、前記第1マスクパターンを利用し、前記第1深さ
より浅い、前記三つの露出された活性領域を含む領域の
表面から第2深さに第1伝導型の不純物をイオン注入
し、第2埋没層を形成する段階、前記第1部分のいずれ
か一つの活性領域と、前記第2部分中の両側端部の二つ
の活性領域を露出する第2マスクパターンとを形成する
段階、前記第2マスクパターンの形成された結果物の基
板へ第2伝導型の不純物をイオン注入し、前記第2マス
クパターンによって露出された活性領域の表面から第3
深さに至るように第1ウェル領域を形成し、前記第2部
分に形成された第1ウェル領域は前記第1埋没層と接合
されるように第1ウェル領域を形成する段階、前記第1
部分中残りの活性領域を露出する第3マスクパターンを
形成する段階、及び、前記第3マスクバターンの形成さ
れた結果物の基板へ第1伝導型の不純物をイオン注入
し、前記第3マスクパターンによって露出された活性領
域の表面から第4深さに至るのように第2ウェル領域を
形成する段階を含むことを特徴とするBiCMOSの製
造方法。 - 【請求項12】前記第1伝導型はP型であり、前記第2
伝導型はN型であることを特徴とする請求項11記載の
BiCMOSの製造方法。 - 【請求項13】前記第1伝導型はN型であり、前記第2
伝導型はP型であることを特徴とする請求項11記載の
BiCMOSの製造方法。 - 【請求項14】前記第1埋没層は、リンを1乃至2MeV
のイオン注入エネルギーと、5×10 12乃至5×10
13ions/cm2の濃度とでイオン注入して形成すること
を特徴とする請求項11記載のBiCMOSの製造方
法。 - 【請求項15】前記第2の埋没層は、ホウ素を60乃至
200KeVの注入エネルギーと、5×1012乃至5×
1013ions/cm2の注入濃度とでイオン注入すること
を特徴とする請求項11記載のBiCMOSの製造方
法。 - 【請求項16】前記第1ウェル領域の形成段階は、リン
イオンを約700KeV乃至1.5MeVのエネルギーと、5
×1012乃至5×1013ions/cm2のイオン注入濃
度とで1次イオン注入し、約180乃至250KeVのエ
ネルギーと、5×1012乃至2×1013ions/cm2
のイオン注入濃度とで2次イオン注入した後、約30乃
至80KeVのエネルギーと、2×1012乃至8×10
12ions/cm2のイオン注入濃度とで3次イオン注入す
る段階を含むことを特徴とする請求項11記載のBiC
MOSの製造方法。 - 【請求項17】前記第2ウェル領域の形成段階は、ホウ
素イオンを約500乃至700KeVのエネルギーと、1
×1013乃至5×1013ions/cm2の濃度とで1次
イオン注入し、約70乃至120KeVのエネルギーと、
5×1012乃至2×1013ions/cm2のイオン注入
濃度とで2次イオン注入した後、10乃至30KeVのエ
ネルギーと、1×1012乃至5×1012ions/cm2
のイオン注入濃度とで3次イオン注入する段階を含むこ
とを特徴とする請求項11記載のBiCMOSの製造方
法。 - 【請求項18】前記提供された半導体基盤の活性領域に
所定厚さのスクリーン酸化膜を形成する段階をさらに含
むことを特徴とする請求項11記載のBiCMOSの製
造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR97-27408 | 1997-06-25 | ||
KR1019970027408A KR100235628B1 (ko) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 반도체 소자의 제조방법 |
Publications (1)
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