JPH11224905A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Publication number
JPH11224905A
JPH11224905A JP10024679A JP2467998A JPH11224905A JP H11224905 A JPH11224905 A JP H11224905A JP 10024679 A JP10024679 A JP 10024679A JP 2467998 A JP2467998 A JP 2467998A JP H11224905 A JPH11224905 A JP H11224905A
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JP
Japan
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oxide film
opening
film
forming
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP10024679A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Yasushige
博章 安茂
Yoichi Ejiri
洋一 江尻
Shigeru Kanematsu
成 兼松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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 JPH11224905A publication Critical patent/JPH11224905A/ja
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】同一基板上にMOSトランジスタとバイポーラ
トランジスタを有する半導体装置において、MOSトラ
ンジスタ形成領域の多結晶シリコンによる、ゲート電極
間のショートが抑制された半導体装置およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】基板に埋設されたフィールド酸化膜と、そ
の上層の絶縁膜24と、絶縁膜24およびその周辺基板
上に設けられた開口部24aと、前記開口部24a内に
ゲート酸化膜およびゲート電極31a、31bと、前記
開口部24a内の前記ゲート電極31a、31b以外の
部分にソース/ドレイン拡散層とを有するMOSトラン
ジスタにおいて、前記開口部24aは、ソース/ドレイ
ン領域ではフィールド酸化膜に囲まれた領域の内側に、
ゲート電極近傍では外側に形成されている半導体装置お
よびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に、バイポーラトランジスタと
同一基板に形成するのに適したMOSトランジスタおよ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の動作速度が高速
化し、バイポーラトランジスタとMOSトランジスタと
が同一の半導体基板上に形成されたBiMOS(Bip
olar−MOS)半導体装置が製造されるようになっ
た。また、半導体集積回路の集積度が高まるにつれて、
素子あたりの消費電力が著しく増加してきたため、特
に、消費電力の低いCMOSデバイスに対する要求が高
まり、消費電力の低いCMOSと、高速で高い負荷駆動
力を有するバイポーラトランジスタとを組み合わせたB
i−CMOS(Bipolar−CMOS)の開発が積
極的に行われている。
【0003】この結果、特別にバイポーラトランジスタ
のプロセス工程を導入せずに、通常のMOSまたはCM
OSトランジスタのプロセス工程により、バイポーラト
ランジスタがMOSまたはCMOSトランジスタと同一
基板上に、副産物として形成されるような半導体装置が
製造されるようになった。
【0004】従来のBiMOS半導体装置の製造方法に
ついて、図面を参照して説明する。まず、図3に示すよ
うに、例えば化学気相成長法(CVD;chemica
lvapor deposition)により、Si基
板1上に酸化膜7を形成する。続いて、リソグラフィ工
程によりレジストパターンをマスクとして、酸化膜7に
開口8を形成した後、このレジストパターンを除去す
る。
【0005】次に、酸化膜7をマスクとして、n型不純
物のアンチモン(Sb)を気相拡散させ、バイポーラト
ランジスタ形成領域3のSi基板1の上部に、n+ 型の
第1の埋込拡散層9を形成した後、酸化膜7をエッチン
グにより除去する。次に、図4に示すように、Si基板
1上にn型エピタキシャル層10をエピタキシャル成長
させ、このとき、第1の埋込拡散層9がn型エピタキシ
ャル層10の下部にまで拡散される。
【0006】次に、図5に示すように、n型エピタキシ
ャル層10の表面に酸化膜11を形成した後、Si3
4 膜12を形成する。次に、図6に示すように、Si3
4 膜12上の素子形成領域に、リソグラフィ工程によ
りレジストパターン13を形成した後、このレジストパ
ターン13をマスクとして、酸化膜11、Si3 4
12およびn型エピタキシャル層10の上部を順次エッ
チングする。これにより、素子形成領域の酸化膜11お
よびSi3 4 膜12のみ残される。
【0007】次に、図7に示すように、n型エピタキシ
ャル層10の、上記のエッチングで露出された部分に素
子分離領域14を形成する。その後、Si3 4 膜12
を除去する。次に、図8に示すように、レジストパター
ン16を形成した後、開口15を通じてn型エピタキシ
ャル層10に、n型不純物であるP+ をイオン注入す
る。その後、レジストパターン16を除去する。
【0008】次に、図9に示すように、n型エピタキシ
ャル層10および素子分離領域14の表面に酸化膜17
を形成する。その後、アニールにより、n+ 型のコレク
タ取り出し拡散層18を形成する。次に、酸化膜17上
にレジスト膜19を形成する。その後、図10に示すよ
うに、全面エッチバックを行うことにより、レジスト膜
19と酸化膜17とを順次除去するとともに、バーズビ
ーク14aの上部を除去する。これにより、n型エピタ
キシャル層2および素子分離領域14の表面が平坦化さ
れる。
【0009】次に、n型エピタキシャル層10の表面に
酸化膜(不図示)を形成した後、図11に示すように、
レジストパターン20を形成する。次に、レジストパタ
ーン20をマスクとして、n型エピタキシャル層10に
p型不純物のB+ をイオン注入することにより、p+
の素子分離領域21およびp型ウェル領域22が形成さ
れる。さらに、レジストパターン20をマスクとしてB
+ を再度イオン注入することにより、p型ウェル領域2
3が形成される。なお、p型ウェル領域23を形成する
際に、素子分離領域21中のB+ は、素子分離領域14
に注入される。以上の2度のイオン注入により、p型ウ
ェル領域22、23が形成される。その後、レジストパ
ターン20を除去する。
【0010】次に、図12に示すように、n型エピタキ
シャル層10および素子分離領域14上に、第1酸化膜
24を形成する。次に、レジストパターン(不図示)を
マスクとして第1酸化膜24をエッチングし、開口24
aを形成する。レジストパターンを除去した後、熱酸化
法により開口24aの底面のn型エピタキシャル層10
の表面を酸化して、ゲート酸化膜25を形成する。
【0011】次に、図13に示すように、レジストパタ
ーン26をマスクとして、第1酸化膜24とn型エピタ
キシャル層10上の酸化膜(不図示)とを順次エッチン
グし、開口24bを形成した後、レジストパターン26
を除去する。次に、図14に示すように、全面に多結晶
Si膜27を形成し、多結晶Si膜27上に形成したレ
ジストパターン(不図示)をマスクとして、バイポーラ
トランジスタ形成領域3上の多結晶Si膜27に選択的
に、p型不純物のBF2 + をイオン注入する。その後、
このレジストパターンを除去する。
【0012】次に、多結晶Si膜27上に形成したレジ
ストパターン(不図示)をマスクとして、MOSトラン
ジスタ形成領域4上の多結晶Si膜27に、n型不純物
のP+ をイオン注入する。その後、図15に示すよう
に、バイポーラトランジスタ形成領域3およびMOSト
ランジスタ形成領域4において、マスクとなるレジスト
パターン28、29を形成し、多結晶Si膜27をエッ
チングすることにより、ベース取り出し電極30および
ゲート電極31を形成する。
【0013】次に、図16に示すように、レジストパタ
ーン32およびゲート電極31をマスクとしてn型エピ
タキシャル層10にn型不純物のAsをイオン注入し、
nチャネルMOSトランジスタのソース/ドレイン領域
33、34を形成する。その後、レジストパターン32
を除去する。
【0014】次に、図17に示すように、ベース取り出
し電極30およびゲート電極31を覆うようにして、全
面に第2酸化膜35を形成する。レジストパターン36
をマスクとして、第2酸化膜35およびベース取り出し
電極30を順次エッチングして、開口37を形成する。
その後、レジストパターン36を除去する。次に、図1
8に示すように、全面に酸化膜(不図示)を形成した
後、第2酸化膜35をマスクとしてn型エピタキシャル
層10にp型不純物のBF2 + をイオン注入する。これ
により、n型エピタキシャル層10にベース層38が形
成される。
【0015】次に、図19に示すように、全面に酸化膜
39を形成した後、アニールを行って、ベース層38、
p型素子分離領域21、ソース/ドレイン領域33、3
4を活性化させる。このアニールを行う際に、ベース取
り出し電極30から高不純物濃度のp型不純物Bがn型
エピタキシャル層10中に拡散され、p+ 型のグラフト
ベース層40が形成される。
【0016】次に、酸化膜39上に形成したレジストパ
ターン(不図示)をマスクとして、酸化膜39の異方性
エッチングを行い、図20に示すように、開口37の内
壁にサイドウォール膜41を残す。次に、図21に示す
ように、全面に多結晶Si膜42を形成後、この多結晶
Si膜42の全面にn型不純物のAs+ をイオン注入す
る。
【0017】次に、図22に示すように、多結晶Si膜
42上に酸化膜43を形成し、ファーネスアニールによ
り多結晶Si膜42中の不純物をベース層38に拡散
し、n+ 型のエミッタ層44を形成および活性化し、同
時にグラフトベース層40も活性化させる。次に、図2
3に示すように、ウェットエッチングにより酸化膜43
を除去した後、エミッタ層44を覆うようにしてレジス
トパターン45を形成する。レジストパターン45をマ
スクとして多結晶Si膜42をエッチングし、エミッタ
取り出し電極46を形成する。その後、このレジストパ
ターン45を除去する。
【0018】次に、図24に示すように、レジストパタ
ーン47を形成した後、このレジストパターン47をマ
スクとして、第2酸化膜35と第1酸化膜24とを順次
エッチングすることにより、ベース取り出し電極30、
コレクタ取り出し拡散層18、およびソース/ドレイン
領域33、34の表面を露出させる。
【0019】次に、図25に示すように、バリアメタル
層(不図示)およびアルミニウム(Al)系金属配線層
を形成した後、レジストパターン48a〜eを形成す
る。その後、これらのレジストパターン48a〜eをマ
スクとして、バリアメタル層およびAl合金配線層をパ
ターニングすることによりベース電極49、エミッタ電
極50、コレクタ電極51および電極52、53を形成
する。その後、レジストパターン48a〜eを除去す
る。以上のようにして、図26に示すような、高速な縦
型npnバイポーラトランジスタおよびnチャネルMO
Sトランジスタが同一のSi基板1上に作製される。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の共存集積回路において、MOSトランジス
タ形成領域に複数のゲート電極が形成されている場合、
特に、CMOSトランジスタの場合には、それらのゲー
ト電極間でショートが起こりやすくなる。これは、上記
の製造工程のうち、図16に示される、多結晶Si膜2
7をエッチングしてゲート電極31を形成する工程にお
いて、開口24aの内壁にサイドウォールが残存するこ
とに起因する。
【0021】MOSトランジスタ形成領域に複数のゲー
ト電極を形成する場合の製造工程を示す断面図を図27
(a)および図27(b)に、上面図を図27(c)に
示す。
【0022】図27(a)は、図15と同一の製造工程
に対応し、このRIE工程においては、例えば、レジス
トパターン29をマスクとし、有磁場マイクロ波エッチ
ング装置により、SF6 +CH2 2 +Cl2 のガス系
を用いてメインエッチングを行う。このとき多結晶Si
膜27とSiO2 との選択比は2〜3である。その後、
選択比10〜15の条件に切り替えてオーバーエッチを
行う。
【0023】多結晶Si膜27のエッチングの際、ゲー
ト酸化膜25をストッパーとして多結晶Si膜27をエ
ッチングしようとすると、選択比のためにオーバーエッ
チ量が制限されることになる。したがって、図27
(b)の開口部24aの段差部(A)に厚く形成されて
いる多結晶Si膜27Aを完全に除去することができ
ず、サイドウォール27aとして残ることになる。
【0024】一つの開口部24a内に複数のゲート電極
31a、31bが形成されている場合、図27(c)に
示すように、上記の多結晶シリコンからなるサイドウォ
ール27aにより、独立している必要があるゲート電極
間がショートしてしまい、装置の動作不良の原因とな
る。
【0025】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、MOSトランジスタと
バイポーラトランジスタが同一の半導体基板上に形成さ
れた半導体装置において、MOSトランジスタ形成領域
の多結晶シリコンによるゲート電極間のショートが発生
しにくい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。
【0026】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、バイポーラトランジスタが
同一基板上に併設して形成され、基板に埋設されたフィ
ールド酸化膜と、その上層に形成された絶縁膜と、前記
絶縁膜に設けられた開口部と、前記開口部内に形成され
たゲート酸化膜と、前記ゲート酸化膜上に形成されたゲ
ート電極と、前記開口部内の前記ゲート電極以外の部分
にソース/ドレイン拡散層とを有するMOSトランジス
タにおいて、前記開口部は、前記ソース/ドレイン拡散
層では前記フィールド酸化膜に囲まれた領域の内側に形
成されており、前記ゲート電極近傍のみ前記フィールド
酸化膜に囲まれた領域の外側に形成されていることを特
徴とする。
【0027】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
前記開口部の側壁に、前記ゲート電極と同一層からなる
側壁が形成されていることを特徴とする。これにより、
MOSトランジスタとバイポーラトランジスタが同一の
半導体基板上に形成された半導体装置において、MOS
トランジスタ形成領域の開口部の酸化膜段差部分に多結
晶Siがサイドウォール状に残留し、ゲート電極間のシ
ョートが起こりやすくなるのを防ぐことができる。ま
た、MOSトランジスタの素子分離領域のバーズビーク
周辺における接合リークを防ぐこともできる。
【0028】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にフィール
ド酸化膜を埋設する工程と、前記フィールド酸化膜上に
絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に開口部を形成す
る工程と、前記開口部内に、ゲート酸化膜を形成する工
程と、前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程
と、前記絶縁膜および前記ゲート電極をマスクとして、
ソース/ドレイン拡散層を自己整合的に形成するMOS
トランジスタの製造方法において、前記開口部は、ソー
ス/ドレイン拡散層ではフィールド酸化膜に囲まれた領
域の内側に形成し、前記ゲート電極近傍のみ前記フィー
ルド酸化膜に囲まれた領域の外側に形成することを特徴
とする。
【0029】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記開口部を形成するパターンは、前記フィ
ールド酸化膜形成パターンと、前記ゲート電極形成パタ
ーンを拡大したパターンとを重ね合わせ処理することに
より得られたパターンであることを特徴とする。これに
より、本発明の半導体装置の製造方法にしたがって、M
OSトランジスタ部分にエッチングを行う際のマスクパ
ターンを、簡単な方法で得ることができる。
【0030】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にフィールド酸化膜を埋設する工程と、前
記フィールド酸化膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜に第一の開口部を形成する工程と、前記第一の開
口部内に、ゲート酸化膜を形成する工程と、前記絶縁膜
および前記フィールド酸化膜に、第二の開口部を形成す
る工程と、前記絶縁膜上、前記第一の開口部内および前
記第二の開口部内に導電体層を形成する工程と、前記導
電体層を加工して、前記第一の開口部内にゲート電極
を、前記第二の開口部から前記絶縁膜上に延在するベー
ス電極を形成し、BiMOSトランジスタを形成する工
程とを有することを特徴とする。
【0031】これにより、BiMOSやBi−CMOS
等の半導体装置の、従来の製造方法に対し、新たなプロ
セスを特に増やさずに、ゲート電極間のショート、ソー
ス/ドレイン領域の増速拡散、接合リーク等の問題が解
消された半導体装置を製造できる。したがって、共存集
積回路を微細化することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置の実
施の形態について、図面を参照して下記に説明する。 (実施形態1)図1は、本実施形態の半導体装置の上面
図である。本実施形態は、ゲート酸化膜を形成するため
の開口24aのパターンを、ゲート電極31a、31b
の近傍のみ素子分離領域14のバーズビーク14a外側
とする。
【0033】次に、上記の本実施形態の半導体装置の製
造方法について説明する。半導体装置の製造工程を示す
断面図は、従来の半導体装置、すなわちゲート電極がフ
ィールド酸化膜に囲まれた領域の内側に形成されている
半導体装置の製造工程の断面図(図3〜26)と共通す
る。
【0034】まず、図3に示すように、例えばCVD法
により、Si基板1上に膜厚300nmの酸化膜7を形
成する。続いて、リソグラフィ工程により所定形状のレ
ジストパターン(不図示)を形成した後、このレジスト
パターンをマスクとして、例えば反応性イオンエッチン
グ(RIE)法により、酸化膜7に開口8を形成する。
その後、このレジストパターンを除去する。
【0035】次に、酸化膜7をマスクとして、例えば酸
化アンチモン(Sb2 3 )を用いて、n型不純物のア
ンチモン(Sb)を気相拡散(拡散温度1200℃)さ
せ、バイポーラトランジスタ形成領域3のSi基板1の
上部に、n+ 型の第1の埋込拡散層9を形成する。この
第1の埋込拡散層7は、シート抵抗ρsを20〜50Ω
/□、拡散深さxj を1〜2μmとする。この気相拡散
により、Si基板1の露出面には自然酸化膜(不図示)
が形成される。その後、Si基板1上の酸化膜7をエッ
チングにより除去する。
【0036】次に、図4に示すように、Si基板1上に
n型エピタキシャル層10をエピタキシャル成長させ
る。このn型エピタキシャル層10は、抵抗率を0.3
〜5Ω・cm、膜厚を0.7〜2μm程度とする。この
エピタキシャル成長の際に、第1の埋込拡散層9がn型
エピタキシャル層10の下部にまで拡散される。
【0037】次に、図5に示すように、例えば、熱酸化
法によりn型エピタキシャル層10の表面に酸化膜11
を形成した後、例えば減圧CVD法によりSi3 4
12を形成する。酸化膜11の膜厚は20〜50nm、
Si3 4 膜12の膜厚は50〜100nmとし、これ
らの膜厚は、例えば、LOCOS法などによる局所酸化
を行った際のバーズビークの長さ・応力や、欠陥発生に
対する制御性等を考慮した上で決定する。
【0038】次に、図6に示すように、Si3 4 膜1
2上の素子形成領域に、リソグラフィ工程によりレジス
トパターン13を形成した後、このレジストパターン1
3をマスクとして、例えば、RIE法により酸化膜1
1、Si3 4 膜12およびn型エピタキシャル層10
の上部を順次エッチングする。これにより、素子形成領
域の酸化膜11およびSi3 4 膜12のみ残される。
このパターニングの際、続く工程で形成される素子分離
領域14の表面を、より平坦化するために、n型エピタ
キシャル層10のエッチング深さは素子分離領域14の
膜厚の約1/2とする。
【0039】次に、図7に示すように、n型エピタキシ
ャル層10の、上記のエッチングで露出された部分に、
例えば、LOCOS法(雰囲気ガス;水蒸気、加熱温
度;1000〜1050℃、酸化時間;3〜8時間)に
より素子分離領域14を形成する。素子分離領域14の
膜厚は、例えば、0.5〜1.5μmとする。その後、
熱リン酸を用いたウェットエッチングにより、Si3
4 膜12を除去する。
【0040】次に、図8に示すように、開口15を有す
るレジストパターン16をリソグラフィ工程により形成
した後、開口15を通じてn型エピタキシャル層10
に、n型不純物であるP+ をイオン注入(イオン注入エ
ネルギー;40〜100keV、ドーズ量;1X1015
〜1X1016個/cm2 )する。その後、レジストパタ
ーン16を除去する。
【0041】次に、図9に示すように、例えばCVD法
によりn型エピタキシャル層10および素子分離領域1
4の表面に、膜厚100〜600nmの酸化膜17を形
成する。その後、アニール(900〜1000℃、30
分間)を行うことにより、イオン注入されたP+ をn型
エピタキシャル層10中に拡散させる。これにより、n
+ 型のコレクタ取り出し拡散層18が形成される。次
に、酸化膜17上にレジスト膜19を形成する。
【0042】その後、図10に示すように、全面エッチ
バックを行うことにより、レジスト膜19と酸化膜17
とを順次除去するとともに、バーズビーク14aの上部
を除去する。これにより、n型エピタキシャル層2およ
び素子分離領域14の表面が平坦化される。
【0043】次に、例えば、熱酸化法(900℃)によ
り、n型エピタキシャル層10の表面に膜厚10〜30
nm程度の酸化膜(不図示)を形成する。その後、図1
1に示すように、所定部分に開口を有するレジストパタ
ーン20を形成する。
【0044】次に、レジストパターン20をマスクとし
て、n型エピタキシャル層10にp型不純物のB+ をイ
オン注入(イオン注入エネルギー;200〜900ke
V、ドーズ量;5X1012〜1X1014個/cm2 )す
ることにより、p+ 型の素子分離領域21およびp型ウ
ェル領域22が形成される。さらに、レジストパターン
20をマスクとしてB+ を再度イオン注入(イオン注入
エネルギー;80〜120keV、ドーズ量;5X10
11〜5X1012個/cm2 )することにより、p型ウェ
ル領域23が形成される。なお、p型ウェル領域23を
形成する際に、素子分離領域21中のB+ は、素子分離
領域14に注入される。以上の2度のイオン注入によ
り、ラッチアップ耐性に優れたリトログレード構造を有
するp型ウェル領域22、23が形成される。その後、
レジストパターン20を除去する。
【0045】次に、図12に示すように、例えばCVD
法によりn型エピタキシャル層10および素子分離領域
14上に、膜厚100〜200nmの第1酸化膜24を
形成する。次に、レジストパターン(不図示)をマスク
として、例えば、RIE法(エッチングガス;O2 /C
HF3 ガス)により第1酸化膜24をエッチングし、n
型エピタキシャル層10上の第1酸化膜24に開口24
aを形成する。レジストパターンを除去した後、熱酸化
法により開口24aの底面のn型エピタキシャル層10
の表面を酸化して、膜厚10〜30nmのゲート酸化膜
25を形成する。
【0046】次に、図13に示すように、レジストパタ
ーン26をマスクとして、例えば、RIE法(エッチン
グガス;O2 /CHF3 ガス)により第1酸化膜24と
n型エピタキシャル層10上の酸化膜(不図示)とを順
次エッチングする。これにより、開口24bが形成され
る。その後、レジストパターン26を除去する。
【0047】次に、図14に示すように、例えばCVD
法により第1酸化膜24およびゲート酸化膜25を覆う
ようにして全面に、膜厚100〜300nmの多結晶S
i膜27を形成する。次に、多結晶Si膜27上に形成
したレジストパターン(不図示)をマスクとして、バイ
ポーラトランジスタ形成領域3上の多結晶Si膜27に
選択的に、p型不純物のBF2 + をイオン注入(イオン
注入エネルギー;30〜70keV、ドーズ量;1X1
14〜1X1016個/cm2 )する。その後、このレジ
ストパターン(不図示)を除去する。
【0048】次に、多結晶Si膜27上に形成したレジ
ストパターン(不図示)をマスクとして、MOSトラン
ジスタ形成領域4上の多結晶Si膜27に選択的に、n
型不純物のP+ をイオン注入(イオン注入エネルギー;
30〜70keV、ドーズ量;1X1014〜2X1016
個/cm2 )する。
【0049】その後、図15に示すように、バイポーラ
トランジスタ形成領域3およびMOSトランジスタ形成
領域4において、それぞれ所定形状のレジストパターン
28、29を形成する。次に、これらのレジストパター
ン28、29をマスクとして、例えば、RIE法により
多結晶Si膜27をエッチングすることにより、ベース
取り出し電極30およびゲート電極31を形成する。
【0050】この工程において、開口部24aの段差部
分に、多結晶Si膜27がサイドウォール27aとして
残留する。しかしながら、本実施形態においては、開口
部24aが、ゲート電極近傍において、酸化膜に囲まれ
た領域の外側に形成されているため、多結晶Si膜サイ
ドウォールによるゲート電極間のショートは起こらな
い。
【0051】次に、図16に示すように、レジストパタ
ーン32を形成し、レジストパターン32およびゲート
電極31をマスクとしてn型エピタキシャル層10にn
型不純物のAsをイオン注入(イオン注入エネルギー;
20〜70keV、ドーズ量;1X1014〜1X1016
個/cm2 )する。これにより、nチャネルMOSトラ
ンジスタのソース/ドレイン領域33、34が自己整合
的に形成される。その後、レジストパターン32を除去
する。
【0052】次に、図17に示すように、ベース取り出
し電極30およびゲート電極31を覆うようにして、例
えば、CVD法により全面に第2酸化膜35を形成し、
第2酸化膜35上にレジストパターン36を形成する。
レジストパターン36をマスクとして、例えばRIE法
により、第2酸化膜35およびベース取り出し電極30
を順次エッチング(第2酸化膜35のエッチング;O2
/CHF3 混合ガス、ベース取り出し電極30のエッチ
ング;C2 Cl3 3 /SF6 混合ガス)を行い、開口
37を形成する。その後、レジストパターン36を除去
する。
【0053】次に、図18に示すように、例えば熱酸化
法により、全面に膜厚10nmのイオン注入時の緩衝膜
となる酸化膜(不図示)を形成した後、第2酸化膜35
をマスクとしてn型エピタキシャル層10にp型不純物
のBF2 + をイオン注入(イオン注入エネルギー;20
〜100keV、ドーズ量;1X1013〜1X1014
/cm2 )する。これにより、n型エピタキシャル層1
0にベース層38が形成される。
【0054】次に、図19に示すように、例えばCVD
法により、全面を覆うようにして膜厚300〜600n
mの酸化膜39を形成する。その後、アニール(800
〜950℃、10〜60分)を行って、ベース層38、
p型素子分離領域21、ソース/ドレイン領域33、3
4を活性化させる。このアニールを行う際に、ベース取
り出し電極30から高不純物濃度のp型不純物Bがn型
エピタキシャル層10中に拡散され、p+ 型のグラフト
ベース層40が形成される。
【0055】次に、酸化膜39上に形成したレジストパ
ターン(不図示)をマスクとして、酸化膜39の異方性
エッチングを行い、図20に示すように、開口37の内
壁にサイドウォール膜41を残す。次に、図21に示す
ように、例えばCVD法により、全面に膜厚50〜20
0nmの多結晶Si膜42を形成する。その後、この多
結晶Si膜42の全面にn型不純物のAs+ をイオン注
入(イオン注入エネルギー;30〜100keV、ドー
ズ量;1X1015〜1X1016個/cm2 )する。
【0056】次に、図22に示すように、例えばCVD
法により、多結晶Si膜42上に膜厚300nmの酸化
膜43を形成する。その後、ファーネスアニール(80
0〜950℃、10〜60分)を行うことにより多結晶
Si膜42中の不純物をベース層38に拡散し、n+
のエミッタ層44を形成するとともに活性化し、同時に
グラフトベース層40をも活性化させる。
【0057】次に、図23に示すように、ウェットエッ
チングを行うことにより酸化膜43を除去した後、エミ
ッタ層44を覆うようにしてレジストパターン45を形
成する。レジストパターン45をマスクとして多結晶S
i膜42をエッチング(エッチングガス;C2 Cl3
3 /SF6 混合ガス)し、エミッタ取り出し電極46を
形成する。その後、このレジストパターン45を除去す
る。
【0058】次に、図24に示すように、レジストパタ
ーン47を形成した後、このレジストパターン47をマ
スクとして、例えばRIE法により、第2酸化膜35と
第1酸化膜24とを順次エッチングすることにより、ベ
ース取り出し電極30、コレクタ取り出し拡散層18、
およびソース/ドレイン領域33、34の表面を露出さ
せる。
【0059】次に、図25に示すように、例えばスパッ
タリング法により、バリアメタル層(不図示)およびア
ルミニウム(Al)系金属配線層を形成した後、レジス
トパターン48a〜eを形成する。その後、これらのレ
ジストパターン48a〜eをマスクとして、バリアメタ
ル層およびAl合金配線層をパターニングすることによ
りベース電極49、エミッタ電極50、コレクタ電極5
1および電極52、53を形成する。その後、レジスト
パターン48a〜eを除去する。以上のようにして、図
26に示すような、高速な縦型npnバイポーラトラン
ジスタおよびnチャネルMOSトランジスタが同一のS
i基板1上に作製される。
【0060】従来の半導体装置によれば、LOCOS法
により素子分離領域14を形成する際、バーズビーク1
4a部分のストレスにより、ソース/ドレイン領域の増
速拡散や、あるいは接合リークの発生が起こる可能性が
ある。しかしながら、上記の本実施形態の半導体装置に
よれば、酸化膜やSi3 4膜の膜厚を厳密に制御しな
くても、ソース/ドレイン領域の増速拡散や、バーズビ
ーク14a部分における接合リークを抑制することがで
きる。これにより、従来の半導体装置に比較して、酸化
膜11の薄膜化が可能となり、したがって、バーズビー
クの短い素子分離領域を形成することが可能となる。
【0061】(実施形態2)図2(a)〜(c)に、基
板上もしくは基板上に形成された絶縁膜上に、MOSト
ランジスタ形成領域を開口するためのマスクパターンを
示す。図2(a)の実線は、MOSトランジスタのLO
COSを形成するためのレジストパターン13(図6参
照)を示す。このパターンを全体にX(例えば、X=
0.5〜1.0μm)縮小した点線のパターン13’を
パターン合成用とする。
【0062】図2(b)の実線は、MOSトランジスタ
のゲート電極を形成するためのレジストパターン29
(図15参照)を示す。このパターンを全体にY(例え
ば、Y=0.3〜0.6μm)拡大した点線のパターン
29’をパターン合成用とする。図2(c)に、パター
ン13’およびパターン29’を重ね合わせ処理した合
成パターンを示す。これにより、本発明の半導体装置の
製造方法において使用される、所望のマスクパターンが
得られる。
【0063】本発明の半導体装置およびその製造方法
は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、局所酸
化を行う際の酸化膜またはSi3 4 膜の膜厚は、適宜
変更でき、特に、従来の製造方法の場合よりも酸化膜を
薄く形成することもできる。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【0064】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、MOSト
ランジスタとバイポーラトランジスタが同一の半導体基
板上に形成された半導体装置において、MOSトランジ
スタ形成領域の開口部に複数のゲート電極が形成され、
開口部の酸化膜段差部分に多結晶Siがサイドウォール
状に残留している場合においても、ゲート電極間のショ
ート、ソース/ドレイン領域の増速拡散、あるいは接合
リークといった問題の発生を抑制することができる。こ
れにより、共存集積回路を微細化できる。
【0065】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
上記のような本発明のBiMOSやBi−CMOSを、
従来の製造方法に対し、新たなプロセスを特に増やさず
に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に示す半導体装置の上面図
である。
【図2】(a)〜(c)は、本発明の半導体装置のMO
Sトランジスタ形成領域を開口するためのマスクパター
ンであり、(a)はLOCOS用パターン、(b)はゲ
ート電極用パターン、(c)は合成パターンを示す。
【図3】従来および本発明の半導体装置の製造方法の製
造工程を示す断面図である。
【図4】従来および本発明の半導体装置の製造方法の製
造工程を示す断面図である。
【図5】従来および本発明の半導体装置の製造方法の製
造工程を示す断面図である。
【図6】従来および本発明の半導体装置の製造方法の製
造工程を示す断面図である。
【図7】従来および本発明の半導体装置の製造方法の製
造工程を示す断面図である。
【図8】従来および本発明の半導体装置の製造方法の製
造工程を示す断面図である。
【図9】従来および本発明の半導体装置の製造方法の製
造工程を示す断面図である。
【図10】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図11】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図12】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図13】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図14】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図15】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図16】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図17】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図18】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図19】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図20】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図21】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図22】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図23】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図24】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図25】従来および本発明の半導体装置の製造方法の
製造工程を示す断面図である。
【図26】従来の半導体装置の断面図である。
【図27】従来の半導体装置の製造方法の製造工程を示
す断面図(a)〜(b)と、上面図(c)である。
【符号の説明】
1…Si基板、2、7、11、17、39、43…酸化
膜、3…バイポーラトランジスタ形成領域、4…MOS
トランジスタ形成領域、5、8、15、24a、24
b、37…開口、13、16、20、26、28、2
9、32、36、45、47、48a〜e…レジストパ
ターン、9…n+ 型の第1の埋込拡散層、10…n型エ
ピタキシャル層、12…Si3 4 膜、14…n型素子
分離領域、14a…バーズビーク、18…コレクタ取り
出し拡散層、19…レジスト膜、21…p型素子分離領
域、22、23…p型ウェル領域、24…第1酸化膜、
25…ゲート酸化膜、27、42…多結晶Si膜、27
A…多結晶Si膜段差部、30…ベース取り出し電極、
33、34…ソース/ドレイン領域、35…第2酸化
膜、38…ベース層、40…グラフトベース層、27
a、41…サイドウォール層、44…エミッタ層、46
…エミッタ取り出し電極、49…ベース電極、50…エ
ミッタ電極、51…コレクタ電極、52、53…電極。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バイポーラトランジスタが同一基板上に併
    設して形成され、基板に埋設されたフィールド酸化膜
    と、その上層に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜に設け
    られた開口部と、前記開口部内に形成されたゲート酸化
    膜と、前記ゲート酸化膜上に形成されたゲート電極と、
    前記開口部内の前記ゲート電極以外の部分にソース/ド
    レイン拡散層とを有するMOSトランジスタにおいて、 前記開口部は、前記ソース/ドレイン拡散層では前記フ
    ィールド酸化膜に囲まれた領域の内側に形成されてお
    り、前記ゲート電極近傍のみ前記フィールド酸化膜に囲
    まれた領域の外側に形成されている半導体装置。
  2. 【請求項2】前記開口部の側壁に、前記ゲート電極と同
    一層からなる側壁が形成されている請求項1記載の半導
    体装置。
  3. 【請求項3】半導体基板上にフィールド酸化膜を埋設す
    る工程と、 前記フィールド酸化膜上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜に開口部を形成する工程と、 前記開口部内に、ゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記絶縁膜および前記ゲート電極をマスクとして、ソー
    ス/ドレイン拡散層を自己整合的に形成するMOSトラ
    ンジスタの製造方法において、 前記開口部は、ソース/ドレイン拡散層ではフィールド
    酸化膜に囲まれた領域の内側に形成し、前記ゲート電極
    近傍のみ前記フィールド酸化膜に囲まれた領域の外側に
    形成する半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記開口部を形成するパターンは、前記フ
    ィールド酸化膜形成パターンと、前記ゲート電極形成パ
    ターンを拡大したパターンとを重ね合わせ処理すること
    により得られたパターンである請求項3記載の半導体装
    置の製造方法。
  5. 【請求項5】半導体基板上にフィールド酸化膜を埋設す
    る工程と、 前記フィールド酸化膜上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜に第一の開口部を形成する工程と、 前記第一の開口部内に、ゲート酸化膜を形成する工程
    と、 前記絶縁膜および前記フィールド酸化膜に、第二の開口
    部を形成する工程と、 前記絶縁膜上、前記第一の開口部内および前記第二の開
    口部内に導電体層を形成する工程と、 前記導電体層を加工して、前記第一の開口部内にゲート
    電極を、前記第二の開口部から前記絶縁膜上に延在する
    ベース電極を形成し、BiMOSトランジスタを形成す
    る工程とを有する半導体装置の製造方法。
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