JPH11307771A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH11307771A
JPH11307771A JP11369998A JP11369998A JPH11307771A JP H11307771 A JPH11307771 A JP H11307771A JP 11369998 A JP11369998 A JP 11369998A JP 11369998 A JP11369998 A JP 11369998A JP H11307771 A JPH11307771 A JP H11307771A
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JP
Japan
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region
layer
insulating layer
forming
semiconductor
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Application number
JP11369998A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumi Ino
納 和 美 井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To extremely lower parasitic capacitance and relatively readily manufacture by a method wherein a source region and a drain region are each formed on an element isolation insulation layer. SOLUTION: A source region 14a and a drain region 14a each formed on field oxide films 12, 12, namely an element isolation insulation layer. Thus, a pn junction is not formed under the source region 14a and the drain region 14a, and occurrence of junction capacitance can be eliminated. As the result, it is possible to operate at an extremely higher speed than usual. Further, an oxide film 12 is not provided in a lower layer of a channel region. Accordingly, it is possible to eliminate floating effects which are a problem in a SOI structure. Further, in the operations of an element, a current flows in a channel layer, thereby causing heat, which can be diffused via a silicon substrate 11 having high heat conductivity, and heat radiating characteristic is also excellent.

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、高速LSIを構成
するトランジスタ素子として用いて最適な半導体装置及
びその製造方法に関する。より具体的には、本発明は、
寄生容量が低くしかも比較的容易に製造することがで
き、特に高速動作が要求されるMOSトランジスタ、バ
イポーラ・トランジスタ、或いはそれら両方を具備する
半導体装置及びその製造方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device optimally used as a transistor element constituting a high-speed LSI and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention provides:
The present invention relates to a semiconductor device including a MOS transistor, a bipolar transistor, or both, which has a low parasitic capacitance and can be manufactured relatively easily and requires a high-speed operation, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化が進
み、これに伴って集積回路を構成する半導体装置のさら
なる微細化と高速化が要求されている。以下では、この
ような半導体装置のうちで、まず、MOSFET(金属
酸化物半導体電界効果型トランジスタ)を例に挙げて説
明する。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor integrated circuits has progressed, and accordingly, further miniaturization and higher speed of semiconductor devices constituting integrated circuits have been demanded. Hereinafter, among such semiconductor devices, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) will be described as an example.

【0003】図11は、従来のMOSFET100の構
造を表す概略断面図である。同図に表したMOSFET
は、いわゆるLDD(Lightly Doped D
rain)型構造を有するものである。これは、素子サ
イズの微細化に伴って、いわゆる短チャネル効果による
ソース・ドレイン間のパンチスルー現象を抑制するため
に、同図に表したように、少なくともドレイン端部にキ
ャリア濃度の低いLDD領域124を設けた構造であ
る。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional MOSFET 100. MOSFET shown in the figure
Is a so-called LDD (Lightly Doped D)
(rain) type structure. In order to suppress the punch-through phenomenon between the source and the drain due to the so-called short channel effect in accordance with the miniaturization of the element size, as shown in FIG. 124 is provided.

【0004】以下に、図11を参照しつつ、従来のMO
SFETの構成をその製造工程に沿って説明する。MO
SFETの製造に際しては、まず、n型シリコン基板1
21上にフィールド酸化膜による素子分離領域122、
ゲート酸化膜125、ゲートポリシリコン膜126をそ
れぞれ形成し、さらにゲートポリシリコン膜126の上
にSiO膜127を形成する。
A conventional MO will be described below with reference to FIG.
The configuration of the SFET will be described along with its manufacturing process. MO
In manufacturing the SFET, first, the n-type silicon substrate 1
21, an element isolation region 122 of a field oxide film,
A gate oxide film 125 and a gate polysilicon film 126 are respectively formed, and an SiO 2 film 127 is formed on the gate polysilicon film 126.

【0005】次に、基板121の上方から、BFを加
速電圧30keV、ドーズ量2E14/cm程度の条
件でイオン注入し、低濃度にイオン注入されたLDD領
域124bを形成する。次に、基板全面にSiO膜を
約100nm堆積し、RIE法によりSiO膜を10
0nm程度エッチング(エッチバック)するすることに
より、ゲートポリシリコン膜126の側面にSiO
らなる側壁123を約100nmの幅で形成する。さら
に、BFを加速電圧45keV、ドーズ量3E15/
cmの条件でイオン注入し、高濃度にイオン注入され
た領域124aを形成する。
[0005] Next, from above the substrate 121, BF 2 an acceleration voltage 30 keV, ions are implanted at a dose of 2E14 / cm 2 about conditions, to form the LDD region 124b of a low concentration is ion-implanted. Next, the SiO 2 film was about 100nm is deposited on the entire surface of the substrate by the RIE method SiO 2 film 10
By etching (etch back) about 0 nm, a side wall 123 made of SiO 2 is formed on the side surface of the gate polysilicon film 126 with a width of about 100 nm. Furthermore, the BF 2 acceleration voltage 45 keV, a dose of 3E15 /
Ions are implanted under the condition of cm 2 to form a region 124a in which ions are implanted at a high concentration.

【0006】次に、RTA(Rapid Therma
l Annealing)法により約1000℃におい
て約10秒間程度の熱処理を施して、イオン注入により
導入された不純物を活性化させ、ソースおよびドレイン
拡散層とする。次に、基板全面に高融点金属膜、例えば
チタン(Ti)膜をスパッタリング法などにより堆積
し、RTA法により基板のシリコン(Si)と反応さ
せ、チタン・シリサイド(TiSix)を形成する。さ
らに、未反応のチタンを硫酸過水系のエッチャントによ
りエッチング除去する。このようにして、基板表面が露
出している高濃度イオン注入領域124aにのみ選択的
に金属シリサイド膜124cを形成することができる。
Next, RTA (Rapid Therma)
1 Annealing) is performed, and a heat treatment is performed at about 1000 ° C. for about 10 seconds to activate the impurities introduced by the ion implantation to form the source and drain diffusion layers. Next, a refractory metal film, for example, a titanium (Ti) film is deposited on the entire surface of the substrate by a sputtering method or the like, and is reacted with silicon (Si) of the substrate by an RTA method to form titanium silicide (TiSix). Further, unreacted titanium is removed by etching with a sulfuric acid-hydrogen peroxide-based etchant. In this way, the metal silicide film 124c can be selectively formed only in the high-concentration ion implantation region 124a where the substrate surface is exposed.

【0007】最後に、層間絶縁膜128を堆積し、コン
タクト用の開口を形成した後にソースおよびドレイン電
極129を配線することでMOSFETが完成する。
[0007] Finally, an interlayer insulating film 128 is deposited, an opening for contact is formed, and then source and drain electrodes 129 are wired to complete the MOSFET.

【0008】このような方法で製造されたトランジスタ
においては、LDD構造の採用によってソース・ドレイ
ン間のチャネル領域に低濃度イオン注入領域124bが
形成されているために、ドレイン電界が緩和され、耐圧
が上昇するとともに、短チャネル効果を防止することが
できる。また、低抵抗化のためにソースおよびドレイン
拡散層124aの表面には、抵抗の低い金属シリサイド
膜124cが形成される。
In the transistor manufactured by such a method, since the low-concentration ion implantation region 124b is formed in the channel region between the source and the drain by adopting the LDD structure, the drain electric field is reduced and the breakdown voltage is reduced. As a result, the short channel effect can be prevented. Further, a metal silicide film 124c having a low resistance is formed on the surface of the source and drain diffusion layers 124a for reducing the resistance.

【0009】しかしながら、同図に示した構造では、ソ
ース或いはドレインと基板との間に接合容量が発生し、
そのため装置の高速化には限界があった。
However, in the structure shown in FIG. 1, a junction capacitance is generated between the source or the drain and the substrate.
Therefore, there has been a limit in increasing the speed of the apparatus.

【0010】そこで、最近、SOI(Silicon
on Insulator)と呼ばれる構造が採用され
つつある。図12は、このSOI構造を有するMOSF
ETの構造を表す概略断面図である。この構造は、同図
に表したように、シリコン基板131の上に形成された
酸化膜132の上に薄膜シリコン層133が形成されて
いる点に特徴を有する。薄膜シリコン層133よりも上
層は、図11に例示したものと同様の構成を有するの
で、同一の符号を付して説明を省略する。
Therefore, recently, SOI (Silicon)
A structure called “on insulator” is being adopted. FIG. 12 shows a MOSF having this SOI structure.
It is a schematic sectional drawing showing the structure of ET. This structure is characterized in that a thin silicon layer 133 is formed on an oxide film 132 formed on a silicon substrate 131 as shown in FIG. Since the layers above the thin film silicon layer 133 have the same configuration as that illustrated in FIG. 11, the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0011】同図から分かるように、ソース及びドレイ
ン領域124aの下層は酸化膜132とされているため
に接合容量が発生しない。このように、SOI構造を用
いれば、LDD構造の利点を活かしつつ、ソースおよび
ドレインの寄生容量を大幅に低減することが出来るので
半導体装置の高速化が期待できる。
As can be seen from FIG. 1, no junction capacitance is generated because the oxide film 132 is formed below the source and drain regions 124a. As described above, when the SOI structure is used, the parasitic capacitance of the source and the drain can be significantly reduced while making use of the advantage of the LDD structure, so that a high-speed semiconductor device can be expected.

【0012】次に、従来の半導体装置の第2の例として
バイポーラ・トランジスタについて説明する。図13
は、従来のバイポーラ・トランジスタの構造を表わす概
略断面図である。同図に表したトランジスタは、いわゆ
る「npn型」のバイポーラ・トランジスタであり、そ
の構成を製造工程に沿って概略的に説明すると以下の如
くである。すなわち、まず、高濃度のn型埋め込み層を
含むシリコン基板180の上にコレクタエピタキシャル
層181を成長し、さらに酸化膜絶縁分離層182によ
り絶縁分離する。次に、多結晶シリコン183を堆積
し、イオン注入法を用いて、p型の不純物をドープした
後、図示した形状に加工する。
Next, a bipolar transistor will be described as a second example of a conventional semiconductor device. FIG.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of a conventional bipolar transistor. The transistor shown in the figure is a so-called "npn-type" bipolar transistor, and the configuration thereof is schematically described along the manufacturing process as follows. That is, first, the collector epitaxial layer 181 is grown on the silicon substrate 180 including the high-concentration n-type buried layer, and is further separated by the oxide insulating layer 182. Next, polycrystalline silicon 183 is deposited, doped with a p-type impurity by using an ion implantation method, and then processed into the illustrated shape.

【0013】次に、絶縁膜184を堆積し、内部ベース
とエミッタを形成するための開口185を開ける。次
に、イオン注入法により内部ベース186を形成し、次
いで開口185の側壁に絶縁膜187を形成する。次
に、多結晶シリコン188を堆積し、n型の不純物をド
ープして熱工程を加えることによってn型のエミッタ領
域189が形成される。この際に、p型にドープされた
多結晶シリコン183より不純物が拡散して外部ベース
領域190が形成される。
Next, an insulating film 184 is deposited, and an opening 185 for forming an internal base and an emitter is opened. Next, an internal base 186 is formed by an ion implantation method, and then an insulating film 187 is formed on a side wall of the opening 185. Next, an n-type emitter region 189 is formed by depositing polycrystalline silicon 188, doping with n-type impurities and applying a thermal process. At this time, the impurity is diffused from the p-type doped polycrystalline silicon 183 to form the external base region 190.

【0014】この後、絶縁膜184にコンタクト用の開
口を開け金属電極191を形成して、バイポーラ・トラ
ンジスタが完成する。このようにして製造されたバイポ
ーラ・トランジスタにおいては、非常に薄いベース層を
形成できるので、MOSトランジスタと比べて高い遮断
周波数を得ることができ、より高速な回路への応用が可
能である。
Thereafter, a contact opening is formed in the insulating film 184 to form a metal electrode 191 to complete the bipolar transistor. In the bipolar transistor manufactured in this way, a very thin base layer can be formed, so that a higher cutoff frequency can be obtained as compared with a MOS transistor, and application to a higher-speed circuit is possible.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明した従来のMOSトランジスタやバイポーラ・トラン
ジスタは、いずれも以下に説明する問題を有していた。
However, the conventional MOS transistors and bipolar transistors described above all have the following problems.

【0016】まず、MOSトランジスタについて説明す
ると、図12に示したようなSOI構造では、シリコン
基板131とその上に形成されているMOSFET素子
とが酸化膜132により絶縁されている。従って、MO
SFET素子が電気的に浮いていることによる浮遊効果
が発生するという問題があった。
First, a MOS transistor will be described. In the SOI structure as shown in FIG. 12, a silicon substrate 131 and a MOSFET element formed thereon are insulated by an oxide film 132. Therefore, MO
There has been a problem that a floating effect occurs due to the electrical floating of the SFET element.

【0017】さらに、酸化膜132の熱伝導率が低いた
めに、素子動作によって発生した熱は、シリコン層13
3に蓄積して、素子の信頼性を損なう場合が生ずるとい
う問題もあった。
Further, since the thermal conductivity of the oxide film 132 is low, the heat generated by the device operation is
In addition, there is also a problem that the reliability of the device may be impaired by accumulating in the device 3.

【0018】さらに、SOI構造はコスト的に高くつ
き、寄生容量の低減という効果は期待できるものの製造
コストが大幅に上昇する結果として、コストパフォーマ
ンスが相対的に低下するという問題もあった。
Furthermore, the SOI structure is expensive in cost, and although the effect of reducing the parasitic capacitance can be expected, there is a problem that the cost performance is relatively reduced as a result of a significant increase in the manufacturing cost.

【0019】一方、図13に示したようなバイポ−ラ・
トランジスタにおいては、外部ベース領域190とコレ
クタ領域181との間にpn接合に伴う寄生容量が発生
し、素子特性を低下させる原因となるという問題があっ
た。
On the other hand, a bipolar transistor as shown in FIG.
In the transistor, there is a problem that a parasitic capacitance is generated between the external base region 190 and the collector region 181 due to a pn junction, which causes deterioration of device characteristics.

【0020】本発明は、上述した種々の問題点に鑑みて
なされたものである。すなわち、その目的は、寄生容量
が極めて低く、且つ比較的容易に製造することができ、
MOSFETやバイポーラ・トランジスタなどに適用し
て好適な半導体装置及びその製造方法を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the various problems described above. That is, the objective is to have a very low parasitic capacitance and to be relatively easy to manufacture,
An object of the present invention is to provide a semiconductor device suitable for application to a MOSFET, a bipolar transistor, and the like, and a manufacturing method thereof.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明による
半導体装置は、第1導電型の半導体からなるソース領域
と、第1導電型の半導体からなるドレイン領域と、前記
ソース領域と前記ドレイン領域との間に設けられた第2
導電型の半導体からなるチャネル領域と、絶縁膜を介し
て前記チャネル領域上に形成されたゲートとを備えた半
導体装置であって、前記ソース領域と前記ドレイン領域
とは、それぞれ素子分離絶縁層の上に形成されているこ
とを特徴とするものとして構成され、ソース・ドレイン
領域の下の接合に起因する寄生容量を大幅に低減すると
ともに、SOI構造の欠点である浮遊効果や放熱特性も
解消することができる。
That is, a semiconductor device according to the present invention comprises a source region made of a semiconductor of a first conductivity type, a drain region made of a semiconductor of a first conductivity type, the source region and the drain region. The second provided between
A semiconductor device comprising a channel region made of a conductive semiconductor and a gate formed on the channel region with an insulating film interposed therebetween, wherein the source region and the drain region are each formed of an element isolation insulating layer. The structure is characterized in that it is formed on the upper side, and the parasitic capacitance caused by the junction under the source / drain region is greatly reduced, and the floating effect and the heat radiation characteristic, which are disadvantages of the SOI structure, are also eliminated. be able to.

【0022】このような絶縁層の上への半導体層の形成
に際しては、いわゆるラテラル・エピタキシャル成長を
用いることができる。
When forming a semiconductor layer on such an insulating layer, so-called lateral epitaxial growth can be used.

【0023】または、表面に露出している半導体部分か
ら等方的に結晶を成長させて、その後に所定の層厚に研
磨するようにしても良い。
Alternatively, a crystal may be grown isotropically from the semiconductor portion exposed on the surface, and then polished to a predetermined layer thickness.

【0024】また、いわゆるLDD領域を設けることに
よってショートチャネル効果を抑制し、さらに素子サイ
ズを低減するとともに高速化を実現することができる。
Further, by providing a so-called LDD region, the short channel effect can be suppressed, and the device size can be reduced and the speed can be increased.

【0025】さらに、絶縁層をSTI法により形成すれ
ば、いわゆる「バーズビーク」を解消することができ、
さらに、表面を平滑に維持することができるので、絶縁
層に上へのシリコン結晶のラテラル・エピタキシャル成
長を容易に実現し、その結晶性も向上させることができ
る。
Further, if the insulating layer is formed by the STI method, a so-called “bird's beak” can be solved.
Further, since the surface can be maintained smooth, lateral epitaxial growth of silicon crystal on the insulating layer can be easily realized, and its crystallinity can be improved.

【0026】一方、本発明による半導体装置は、半導体
基板と、前記半導体基板の上に形成された第1導電型の
コレクタ層と、前記コレクタ層の表面に選択的に形成さ
れた絶縁層と、前記絶縁層により絶縁分離されたコレク
タ領域の上に形成された第2導電型の半導体層からなる
内部ベース領域と、前記絶縁分離されたコレクタ領域の
両側の前記絶縁層の上に形成され、前記内部ベース領域
から延在した第2導電型の半導体層からなる外部ベース
領域と、前記内部ベース領域の上に形成された第1導電
型のエミッタ領域と、を備えたもとのして構成され、ベ
ース・コレクタ間の接合容量を大幅に低減して高性能な
バイポーラ・トランジスタを実現することができる。
On the other hand, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a first conductivity type collector layer formed on the semiconductor substrate, and an insulating layer selectively formed on a surface of the collector layer. An internal base region formed of a semiconductor layer of the second conductivity type formed on a collector region insulated and separated by the insulating layer, and an internal base region formed on the insulating layer on both sides of the insulated collector region; A base having an outer base region formed of a second conductivity type semiconductor layer extending from the inner base region and a first conductivity type emitter region formed on the inner base region; -A high-performance bipolar transistor can be realized by greatly reducing the junction capacitance between the collectors.

【0027】一方、上述したMOSトランジスタとして
の半導体装置と、バイポーラ・トランジスタとしての半
導体装置とを半導体基板上に混載すれば、高速且つ高性
能なアナログ・デジタル混成回路を有するBi−CMO
Sとしての半導体装置を実現することができる。
On the other hand, if the above-described semiconductor device as a MOS transistor and a semiconductor device as a bipolar transistor are mixedly mounted on a semiconductor substrate, a Bi-CMO having a high-speed and high-performance hybrid analog / digital circuit can be obtained.
The semiconductor device as S can be realized.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明においては、フィールド酸
化膜、すなわち素子分離用の酸化膜で囲まれたシリコン
基板を種に、選択エピタキシャル成長によりシリコン結
晶層をエピタキシャル成長させる。その際、シリコン結
晶層を横方向にも成長させ、フィールド酸化膜上にも延
在させて形成する。その後、このシリコン結晶層にトラ
ンジスタを形成する。
In the present invention, a silicon crystal layer is epitaxially grown by selective epitaxial growth using a field oxide film, that is, a silicon substrate surrounded by an oxide film for element isolation as a seed. At this time, a silicon crystal layer is grown in the lateral direction and is formed to extend on the field oxide film. Thereafter, a transistor is formed on the silicon crystal layer.

【0029】これによって、ソースおよびドレインの接
合容量が大幅に低減され、素子の高速動作が可能とな
る。また、SOI基板を使わなくとも同等の性能を得ら
れるので、コストダウンに大きく寄与する。
As a result, the junction capacitance between the source and the drain is greatly reduced, and the element can operate at high speed. Further, the same performance can be obtained without using an SOI substrate, which greatly contributes to cost reduction.

【0030】また、上記結晶シリコン層にバイポーラ・
トランジスタを形成すればベース・コレクタ間容量を大
幅に低減でき、さらなる高速化を図ることができる。
Further, a bipolar transistor is formed on the crystalline silicon layer.
If a transistor is formed, the capacitance between the base and the collector can be greatly reduced, and the speed can be further increased.

【0031】さらに、MOSFETとバイポーラ・トラ
ンジスタとを混載したBiCMOSに応用して同様の効
果を得ることができる。
Further, a similar effect can be obtained by applying the present invention to a BiCMOS in which a MOSFET and a bipolar transistor are mixedly mounted.

【0032】以下に図面を参照しながら本発明の実施の
形態について説明する。図1は、本発明による半導体装
置の構造を例示する概略断面図である。すなわち、同図
に例示した半導体装置はp−MOSFETであり、その
構成について概略的に説明すると以下の如くである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating the structure of a semiconductor device according to the present invention. That is, the semiconductor device illustrated in FIG. 1 is a p-MOSFET, and its configuration is schematically described as follows.

【0033】FET10は、n型シリコン基板11の表
面に高濃度にドーピングされたソース・ドレイン領域1
4a、14aとその内側に隣接する低濃度にドーピング
されたLDD領域14b、14bとを有する。ソース・
ドレイン領域14a、14aの上には、金属シリサイド
膜14c、14cが形成され、素子抵抗を低減するよう
にされている。一方、ソース・ドレイン間の活性領域1
1Aの上には、ゲート酸化膜15、ゲートポリシリコン
膜16、酸化膜17がこの順序で堆積されている。さら
に、これらの側面には、酸化シリコンからなる側壁2
0、20が設けられている。また、装置の表面部分は絶
縁膜18により覆われ、コンタクト開口を介してソース
・ドレイン電極19、19が形成されている。
The FET 10 has a source / drain region 1 which is heavily doped on the surface of an n-type silicon substrate 11.
4a, 14a and lightly doped LDD regions 14b, 14b adjacent to the inside thereof. Source·
Metal silicide films 14c, 14c are formed on the drain regions 14a, 14a to reduce device resistance. On the other hand, the active region 1 between the source and the drain
On 1A, a gate oxide film 15, a gate polysilicon film 16, and an oxide film 17 are deposited in this order. Further, on these side surfaces, side walls 2 made of silicon oxide are provided.
0 and 20 are provided. The surface of the device is covered with an insulating film 18, and source / drain electrodes 19, 19 are formed through contact openings.

【0034】本発明において特徴的な点は、ソース領域
14aおよびドレイン領域14aがそれぞれフィールド
酸化膜12、12、すなわち素子分離用の絶縁層の上に
形成されている点である。このようにすることにより、
ソース領域14a及びドレイン領域14aの下にpn接
合が形成されることがなく、接合容量の発生を解消する
ことができる。その結果として、従来よりも極めて高速
動作させることができるようになる。
A feature of the present invention is that the source region 14a and the drain region 14a are respectively formed on the field oxide films 12, 12, that is, on the insulating layer for element isolation. By doing this,
A pn junction is not formed under the source region 14a and the drain region 14a, and the occurrence of junction capacitance can be eliminated. As a result, it becomes possible to operate at a much higher speed than in the past.

【0035】また、本発明によれば、チャネル領域の下
層には、酸化膜12が設けられていない。従って、図1
2に示したようなSOI構造で問題となる浮遊効果を解
消することができる。さらに、素子の動作に際してチャ
ネル層に電流を流すことにより発生する熱は、熱伝導率
が高いシリコン基板11を介して拡散させることがで
き、放熱特性にも優れる。その結果として、素子の温度
が上昇して特性が劣化したり信頼性が低下するという問
題も解消することができる。
According to the present invention, no oxide film 12 is provided below the channel region. Therefore, FIG.
The floating effect which becomes a problem in the SOI structure as shown in FIG. 2 can be eliminated. Further, heat generated by flowing a current through the channel layer during operation of the device can be diffused through the silicon substrate 11 having high thermal conductivity, and has excellent heat dissipation characteristics. As a result, it is possible to solve the problem that the temperature of the element rises and the characteristics are degraded or the reliability is lowered.

【0036】ここで、本発明の構成とは異なるものとし
て、例えば、ソース・ドレイン領域の下に、イオン注入
法により、酸素などを導入して高抵抗層を形成すること
も考えられる。しかし、シリコン基板11の上に絶縁性
の層を設け、その上にキャリア濃度が高いソース・ドレ
イン領域14aを設けると、いわゆるMIS(Meta
l Insulator Semiconducto
r)型の構造が形成されることとなり、このMIS構造
に起因した容量が発生する。ここで、イオン注入法によ
り酸素などを導入して高抵抗層を形成する場合には、十
分に厚い高抵抗層を形成することが困難であり、無視で
きないMIS容量が発生して、半導体装置の寄生容量が
増加するという問題が生ずる。例えば、イオン注入法に
より酸素を導入して絶縁層を形成する場合には、形成さ
れる絶縁層の層厚は、せいぜい400nm程度に過ぎな
い。これに対して、本発明によれば、フィールド酸化膜
12の上にソース・ドレイン領域14aを配置してお
り、フィールド酸化膜12の膜厚は容易に厚く形成する
ことができる。フィールド酸化膜の層厚としては、例え
ば、700nm程度以上、好ましくは1000nm程度
の厚さに形成することも可能である。その結果として、
本発明によれば、発生するMIS容量は無視しうるほど
わずかなものに過ぎないという利点も生ずる。
Here, as a different point from the structure of the present invention, for example, it is conceivable to form a high-resistance layer under the source / drain region by introducing oxygen or the like by an ion implantation method. However, if an insulating layer is provided on the silicon substrate 11 and the source / drain region 14a having a high carrier concentration is provided thereon, a so-called MIS (Meta
l Insulator Semiconductor
An r) type structure is formed, and a capacitance due to this MIS structure is generated. Here, when a high-resistance layer is formed by introducing oxygen or the like by an ion implantation method, it is difficult to form a sufficiently thick high-resistance layer, and a MIS capacitance that cannot be neglected occurs. A problem arises that the parasitic capacitance increases. For example, in the case where an insulating layer is formed by introducing oxygen by an ion implantation method, the thickness of the formed insulating layer is at most about 400 nm. On the other hand, according to the present invention, the source / drain regions 14a are arranged on the field oxide film 12, and the thickness of the field oxide film 12 can be easily increased. The layer thickness of the field oxide film may be, for example, about 700 nm or more, preferably about 1000 nm. As a result,
The invention also has the advantage that the generated MIS capacity is negligible.

【0037】次に、本発明による半導体装置の第1の製
造方法について説明する。図2及び図3は、本発明によ
るMOSFET10の製造工程の要部を表す工程断面図
である。MOSFET10の製造に際しては、まず、図
2(a)に示したように、n型シリコン基板11にフィ
ールド酸化膜12を形成する。この形成方法としては、
例えば、LOCOS(Local Oxidation
of Silicon)法、すなわち窒化シリコン膜
をマスクとした選択酸化法を用いることもできる。しか
し、LOCOS法を用いると、いわゆる「バーズビー
ク」と呼ばれる酸化層のはみ出しが生ずることがあり、
素子の微細化に不利となる場合もある。そこで、同図に
おいては、いわゆるSTI(Shallow Tren
ch Isolation)技術を用いた場合について
図示した。具体的には、シリコン基板11の表面をRI
E(Reactive Ion Etching)法な
どの異方性エッチング法によりエッチングしてトレンチ
(溝)を形成し、そのトレンチにCVD法により酸化シ
リコンを埋め込み、さらに、基板表面を平滑化処理する
ことにより、同図(a)に示したように基板面と平滑で
絶縁層のはみ出しの少ないフィールド酸化膜12を形成
することができる。このようにして、基板表面部分に
は、フィールド酸化膜12により絶縁分離されたp−M
OSFETの活性領域11Aが形成される。
Next, a first method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. 2 and 3 are process cross-sectional views illustrating a main part of a manufacturing process of the MOSFET 10 according to the present invention. In manufacturing the MOSFET 10, first, a field oxide film 12 is formed on an n-type silicon substrate 11 as shown in FIG. As a method of forming this,
For example, LOCOS (Local Oxidation
of Silicon) method, that is, a selective oxidation method using a silicon nitride film as a mask can also be used. However, when the LOCOS method is used, a so-called “bird's beak” may protrude from an oxide layer,
This may be disadvantageous for miniaturization of the element. Therefore, in the same figure, a so-called STI (Shallow Trend
(Ch Isolation) technology is illustrated. Specifically, the surface of the silicon substrate 11 is
Etching is performed by an anisotropic etching method such as an E (Reactive Ion Etching) method to form a trench (groove), silicon oxide is buried in the trench by a CVD method, and the surface of the substrate is smoothed. As shown in FIG. 5A, the field oxide film 12 which is smooth with the substrate surface and has less protrusion of the insulating layer can be formed. In this manner, the p-M insulatingly separated by the field oxide film 12 is provided on the surface of the substrate.
An active region 11A of the OSFET is formed.

【0038】次に、図2(b)に示したように、シリコ
ン単結晶層13を成長させる。この成長方法としては、
例えば、CVD法やMBE(Molucular Be
amEpitaxy)法などによるエピタキシャル成長
法を用いることができる。ここで、成長に際して、成長
圧力、成長温度、原料ガスの流量、基板の結晶方位など
の諸条件を適宜調節することにより、ウェーハの表面に
露出している活性領域11Aの上に選択的にエピタキシ
ャル成長したシリコン単結晶層を横方向に、より早い速
度で成長させる(ラテラル・エピタキシャル成長)こと
ができる。その結果として、同図(b)に示したよう
に、絶縁層12の上に延在させてシリコン単結晶層13
を形成することができる。さらに、シリコン単結晶層1
3にn型のドーパントとなる不純物をイオン注入する。
なお、このイオン注入の代わりに、シリコン単結晶層1
3をエピタキシャル成長させる際に、例えばアルシン
(AsH)を混入させ、エピタキシャル層を成長させ
ながらn型にドーピングしても良い。また、成長後に、
シリコン単結晶層13をパターニングして所定の形状に
しても良い。
Next, as shown in FIG. 2B, a silicon single crystal layer 13 is grown. As this growth method,
For example, a CVD method or MBE (Molecular Be
Am epitaxy) method or the like can be used. Here, during the growth, various conditions such as the growth pressure, the growth temperature, the flow rate of the raw material gas, and the crystal orientation of the substrate are appropriately adjusted so that the epitaxial growth is selectively performed on the active region 11A exposed on the surface of the wafer. The grown silicon single crystal layer can be laterally grown at a higher rate (lateral epitaxial growth). As a result, as shown in FIG.
Can be formed. Furthermore, the silicon single crystal layer 1
3 is ion-implanted with an impurity serving as an n-type dopant.
In addition, instead of this ion implantation, the silicon single crystal layer 1
When epitaxially growing No. 3 , for example, arsine (AsH 3 ) may be mixed in and doped into n-type while growing the epitaxial layer. Also, after growth,
The silicon single crystal layer 13 may be patterned into a predetermined shape.

【0039】次に、図2(c)に示したように、シリコ
ン単結晶層13の表面に、ゲート絶縁膜となる酸化膜1
5、多結晶シリコン膜16、酸化膜17をこの順序で堆
積し、ゲート電極をパターニングするためのレジストパ
ターン21を形成する。その後RIE法により、酸化膜
17、多結晶シリコン膜16およびゲ−ト絶縁膜15を
加工して同図に表したような形状にパターニングする。
Next, as shown in FIG. 2C, an oxide film 1 serving as a gate insulating film is formed on the surface of the silicon single crystal layer 13.
5. A polycrystalline silicon film 16 and an oxide film 17 are deposited in this order, and a resist pattern 21 for patterning a gate electrode is formed. Thereafter, the oxide film 17, the polycrystalline silicon film 16 and the gate insulating film 15 are processed by RIE and patterned into a shape as shown in FIG.

【0040】次に、図2(d)に示したように、LDD
領域14bを形成する。具体的には、シリコン単結晶層
13に、BF2を加速電圧約30keV、ドーズ量約2
E14/cmの条件でイオン注入し、LDD構造の低
濃度領域14bを形成する。次に、図3(a)に示した
ように、側壁20を形成する。具体的には、基板全面に
SiO膜を約100nm堆積し、そのSiO膜をR
IE法により約100nmエッチング(エッチバック)
することにより、ゲートポリシリコン膜16の側面に幅
が約100nmのSiOからなる側壁20を形成する
ことができる。
Next, as shown in FIG.
The region 14b is formed. Specifically, BF2 is applied to the silicon single crystal layer 13 at an acceleration voltage of about 30 keV and a dose of about 2
Ion implantation is performed under the condition of E14 / cm 2 to form a low concentration region 14b having an LDD structure. Next, as shown in FIG. 3A, the side wall 20 is formed. Specifically, an SiO 2 film is deposited on the entire surface of the substrate to a thickness of about 100 nm, and the SiO 2 film is
Approximately 100 nm etching (etch back) by IE method
By doing so, the side wall 20 made of SiO 2 having a width of about 100 nm can be formed on the side surface of the gate polysilicon film 16.

【0041】次に、図3(b)に示したように、ソース
・ドレイン領域14aを形成する。具体的には、シリコ
ン単結晶層13に、BFを加速電圧約45keV、ド
ーズ量約3E15/cmの条件でイオン注入する。さ
らに、RTA(RapidThermal Annea
l)法により、約1000℃の温度で約10秒間の熱処
理を施すことにより、イオン注入された不純物を活性化
させて、キャリア濃度が高いソース・ドレイン領域14
aを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, source / drain regions 14a are formed. Specifically, BF 2 is ion-implanted into the silicon single crystal layer 13 at an acceleration voltage of about 45 keV and a dose of about 3E15 / cm 2 . Furthermore, RTA (Rapid Thermal Annea)
By performing a heat treatment at a temperature of about 1000 ° C. for about 10 seconds to activate the ion-implanted impurities by the method 1), the source / drain region 14 having a high carrier concentration is activated.
a can be formed.

【0042】次に、図3(c)に示したように、金属シ
リサイド膜14cを形成する。具体的には、まず、ウェ
ーハ全面に高融点金属、例えばチタン(Ti)の薄膜を
スパッタリング法などの方法により堆積する。さらに、
RTA法により金属と基板のシリコンとを反応させてチ
タンシリサイドを形成し、その後、未反応のチタンを硫
酸過水系のエッチャントによりエッチング除去する。こ
のようにして、表面に露出した高濃度イオン注入領域1
4aにのみ選択的に金属シリサイド膜14cを形成する
ことができる。
Next, as shown in FIG. 3C, a metal silicide film 14c is formed. Specifically, first, a thin film of a high melting point metal, for example, titanium (Ti) is deposited on the entire surface of the wafer by a method such as a sputtering method. further,
The metal and silicon of the substrate are reacted by the RTA method to form titanium silicide, and then the unreacted titanium is removed by etching with a sulfuric acid-hydrogen peroxide-based etchant. Thus, the high-concentration ion-implanted region 1 exposed on the surface
The metal silicide film 14c can be selectively formed only on 4a.

【0043】次に、図3(d)に示したように、層間絶
縁膜18と電極19とを形成する。具体的には、まず、
ウェーハ全面に層間絶縁膜18を堆積し、コンタクト用
の開口を形成した後に、ソースおよびドレイン電極19
などを配線する。
Next, as shown in FIG. 3D, an interlayer insulating film 18 and an electrode 19 are formed. Specifically, first,
After an interlayer insulating film 18 is deposited on the entire surface of the wafer and an opening for contact is formed, the source and drain electrodes 19 are formed.
Wiring etc.

【0044】以上説明した工程により、p−MOSFE
Tが完成する。
By the steps described above, the p-MOSFE
T is completed.

【0045】以上説明した製造方法によれば、図2
(b)に示したように、いわゆるラテラル・エピタキシ
ャル成長を積極的に利用することにより、フィールド絶
縁膜12の上にソース・ドレイン領域となるシリコン単
結晶膜13を形成することができる。
According to the manufacturing method described above, FIG.
As shown in FIG. 2B, the silicon single crystal film 13 serving as a source / drain region can be formed on the field insulating film 12 by positively utilizing the so-called lateral epitaxial growth.

【0046】また、図2(a)に関して説明したよう
に、フィールド酸化膜12の形成方法として、いわゆる
STI技術を用いれば、基板の表面を平滑に維持するこ
とができ、シリコン単結晶膜13のラテラル・エピタキ
シャル成長を容易に実現することができるようになり、
しかも、フィールド酸化膜12の上に成長されたシリコ
ン単結晶13の結晶性も高品質なものとすることができ
る。その結果として、半導体装置の諸特性が改善される
とともに、信頼性も向上する。
As described with reference to FIG. 2A, when the so-called STI technique is used as the method for forming the field oxide film 12, the surface of the substrate can be maintained smooth, and the silicon single crystal film 13 can be formed. Lateral epitaxial growth can be easily realized,
In addition, the crystallinity of the silicon single crystal 13 grown on the field oxide film 12 can be made high quality. As a result, various characteristics of the semiconductor device are improved, and the reliability is also improved.

【0047】次に、本発明の半導体装置の第2の製造方
法について説明する。図4及び図5は、本製造方法の製
造工程の要部を表す工程断面図である。本製造方法にお
いても、まず、図4(a)に示したように、フィールド
酸化膜12を形成する。この形成方法としては、例え
ば、STIを用いることができる。
Next, a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. 4 and 5 are process cross-sectional views illustrating the main parts of the manufacturing process of the present manufacturing method. Also in the present manufacturing method, first, the field oxide film 12 is formed as shown in FIG. As this forming method, for example, STI can be used.

【0048】次に、図4(b)に示したように、エッチ
ング・ストッパ膜24を選択的に形成する。具体的に
は、ウェーハ全面に、例えば窒化シリコンなどからなる
膜を堆積し、図示したように、活性領域11Aを中心と
した開口を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, an etching stopper film 24 is selectively formed. Specifically, a film made of, for example, silicon nitride is deposited on the entire surface of the wafer, and an opening centering on the active region 11A is formed as shown.

【0049】次に、図4(c)〜図5(a)に示したよ
うに、シリコン単結晶層13を成長させる。具体的に
は、CVD法やMBE法などの手法により活性領域11
Aを中心としてエピタキシャル成長させる。この際に、
成長圧力、成長温度、原料ガスの流量、基板の結晶方位
などの諸条件を適宜調節することにより、結晶成長を等
方的に進行させて、図示したように、台形ないしピラミ
ッド形状にシリコン単結晶層13をエピタキシャル成長
させることができる。例えば、(100)の面方位を有
するシリコン基板上において、<111>方向に等方的
にエピタキシャル成長させることによって、図示したよ
うなシリコン単結晶層13を形成することができる。
Next, as shown in FIGS. 4C to 5A, a silicon single crystal layer 13 is grown. Specifically, the active region 11 is formed by a method such as a CVD method or an MBE method.
Epitaxial growth centering on A. At this time,
By appropriately adjusting various conditions such as the growth pressure, the growth temperature, the flow rate of the source gas, and the crystal orientation of the substrate, the crystal growth proceeds isotropically, and the silicon single crystal becomes trapezoidal or pyramidal as shown in the figure. Layer 13 can be grown epitaxially. For example, on a silicon substrate having a (100) plane orientation, the silicon single crystal layer 13 as shown in the figure can be formed by isotropic epitaxial growth in the <111> direction.

【0050】次に、図5(b)に示したように、シリコ
ン単結晶層13を研磨して表面を平滑にする。具体的に
は、例えば、CMP(Chemical Mechan
ical Polishing)法によりシリコン単結
晶層13の表面を研磨し、窒化膜14の表面が出るまで
エッチングすることにより、シリコン単結晶層13に過
度のダメージを与えることなく、表面を平滑に加工する
ことができる。
Next, as shown in FIG. 5B, the silicon single crystal layer 13 is polished to smooth the surface. Specifically, for example, CMP (Chemical Mechanical)
The surface of the silicon single crystal layer 13 is polished by an electrical polishing method and etched until the surface of the nitride film 14 comes out, so that the surface is processed smoothly without excessively damaging the silicon single crystal layer 13. Can be.

【0051】次に、図5(c)に示したように、ゲート
酸化膜15、ゲートポリシリコン膜16、酸化膜17、
LDD領域14b、側壁20、ソース・ドレイン領域1
4a、層間絶縁膜18、及び電極19を順次形成するこ
とにより、MOSFET10Bが完成する。ここで、各
工程の内容は、図2及び図3に関して前述したものと概
略同一であるので、同一の符号を付して説明を省略す
る。
Next, as shown in FIG. 5C, the gate oxide film 15, the gate polysilicon film 16, the oxide film 17,
LDD region 14b, side wall 20, source / drain region 1
The MOSFET 10B is completed by sequentially forming 4a, the interlayer insulating film 18, and the electrode 19. Here, the contents of each step are substantially the same as those described above with reference to FIGS. 2 and 3, and therefore, the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0052】本製造方法によれば、シリコン基板の活性
領域11Aの上に等方的にシリコン単結晶層13を形成
し、研磨することによって、フィールド酸化膜12の上
にソース・ドレイン領域14aを形成することができ
る。従って、図2(b)に関して前述したような、ラテ
ラル・エピタキシャル成長が困難であるような場合にお
いても、本発明の半導体装置を製造することができる。
特に、形成すべきソース・ドレイン領域14aの層厚に
対して、その長さの比が大きいような場合、すなわち、
層厚が薄く且つ幅広いソース・ドレイン領域を形成する
ような場合には、ラテラル・エピタキシャル成長が容易
でない場合も生ずる。このような場合でも、本方法によ
り等方的に、シリコン単結晶層13を成長させ研磨する
ことによって、同様の構造を有する半導体装置を製造す
ることができるようになる。
According to this manufacturing method, the source / drain region 14a is formed on the field oxide film 12 by forming the silicon single crystal layer 13 isotropically on the active region 11A of the silicon substrate and polishing it. Can be formed. Therefore, the semiconductor device of the present invention can be manufactured even in the case where the lateral epitaxial growth is difficult as described above with reference to FIG.
In particular, when the ratio of the length to the layer thickness of the source / drain region 14a to be formed is large, that is,
When the source / drain regions are thin and have a wide range, lateral epitaxial growth may not be easy. Even in such a case, a semiconductor device having a similar structure can be manufactured by growing and polishing the silicon single crystal layer 13 isotropically by this method.

【0053】なお、以上説明した各具体例においては、
p−MOSFETを例示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。すなわち、本発明は、各層の導電型
を反転させたn−MOSFETについても同様に適用す
ることができ、同様の効果を得ることができる。さら
に、本発明により、同一基板上にp−MOSFETとn
−MOSFETを混載して形成することも可能であり、
寄生容量が極めて低く、高速動作の可能ないわゆるCM
OS構成を実現することもできる。
In each of the specific examples described above,
Although a p-MOSFET is illustrated, the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be similarly applied to an n-MOSFET in which the conductivity type of each layer is inverted, and the same effect can be obtained. Further, according to the present invention, the p-MOSFET and the n-
-It is also possible to mix and form MOSFETs,
A so-called CM with extremely low parasitic capacitance and capable of high-speed operation
An OS configuration can also be realized.

【0054】次に、本発明をバイポーラ型トランジスタ
に適用した例について説明する。
Next, an example in which the present invention is applied to a bipolar transistor will be described.

【0055】図6は、本発明によるバイポーラ型トラン
ジスタの構造を例示する概略断面図である。すなわち、
同図に例示したバイポーラ型トランジスタは、いわゆる
npn型のバイポーラ・トランジスタであり、その構成
について概略的に説明すると以下の如くである。
FIG. 6 is a schematic sectional view illustrating the structure of a bipolar transistor according to the present invention. That is,
The bipolar transistor illustrated in FIG. 1 is a so-called npn-type bipolar transistor, and its configuration is schematically described as follows.

【0056】バイポーラ・トランジスタ50Aは、n型
埋め込み層60の上に形成され、n型コレクタ領域6
1、p型内部ベース領域66、n型エミッタ領域69を
有する。n型エミッタ領域69の上には、ポリシリコン
層68とエミッタ電極74とが形成されている。また、
ポリシリコン層68の側面には、サイドウォール・スペ
ーサ67が形成されている。さらに、素子の表面は、絶
縁膜64により覆われ、開口を介して、ベース電極72
とコレクタ電極76がそれぞれ形成されている。本発明
において特徴的な点は、p型内部ベース領域66から延
在しているp型外部ベース領域63の主要部がフィール
ド酸化膜62、すなわち素子間絶縁層の上に形成されて
いる点である。従来例として示した図13と比較すれば
明らかなように、本発明においては、外部ベース領域6
3の主要部がコレクタ領域61と接触することなく、フ
ィールド酸化膜62の上に形成されている。このような
構成により、コレクタ領域61と外部ベース領域63と
の間で生ずる接合容量を大幅に低減することができる。
その結果として、バイポーラ型トランジスタの寄生容量
を大幅に低減して素子特性を大幅に改善することができ
る。
Bipolar transistor 50 A is formed on n-type buried layer 60 and has n-type collector region 6.
1, a p-type internal base region 66 and an n-type emitter region 69. On the n-type emitter region 69, a polysilicon layer 68 and an emitter electrode 74 are formed. Also,
Sidewall spacers 67 are formed on the side surfaces of the polysilicon layer 68. Further, the surface of the element is covered with an insulating film 64, and the base electrode 72 is formed through the opening.
And a collector electrode 76 are formed. A feature of the present invention is that a main part of the p-type external base region 63 extending from the p-type internal base region 66 is formed on the field oxide film 62, that is, on the inter-element insulating layer. is there. As is clear from comparison with FIG. 13 shown as a conventional example, in the present invention, the external base region 6
3 is formed on field oxide film 62 without contacting collector region 61. With such a configuration, the junction capacitance generated between collector region 61 and external base region 63 can be significantly reduced.
As a result, the parasitic capacitance of the bipolar transistor can be greatly reduced, and the device characteristics can be greatly improved.

【0057】また、図1に関して前述したMOSFET
の場合と同様に、バイポーラ・トランジスタ50Aにお
いても、外部ベース領域63の下にMIS型構造が形成
される。しかし、本発明においては、フィールド酸化膜
62の膜厚を厚く形成することができるので、発生する
MIS容量を無視しうるほど低く抑制することができる
という利点も生ずる。この結果として、最大発振周波数
(fmax)において従来の2倍近い値を得ることも可
能となる。
The MOSFET described above with reference to FIG.
As in the case of (1), also in the bipolar transistor 50A, the MIS structure is formed below the external base region 63. However, in the present invention, since the field oxide film 62 can be formed to have a large thickness, there is also an advantage that the generated MIS capacitance can be suppressed to a negligible level. As a result, it is possible to obtain a value that is almost twice as large as the conventional one at the maximum oscillation frequency (fmax).

【0058】次に、バイポーラ・トランジスタ50Aの
製造方法について説明する。図7は、本発明によるバイ
ポーラ・トランジスタの製造方法を表す要部工程断面図
である。バイポーラ・トランジスタ50Aの製造に際し
ては、まず、図7(a)に示したように、フィールド酸
化膜62の上にベースエピタキシャル層63を形成す
る。具体的には、まず、p型シリコン基板の上に通常の
拡散技術などを用いてキャリア濃度が高いn型埋め込み
層60を形成する。さらにn型のコレクタエピタキシャ
ル層61を成長させる。さらに、フィールド酸化膜62
を用いてバイポーラトランジスタの活性領域を絶縁分離
する。このフィールド酸化膜62の形成方法としては、
例えば、前述したSTI技術を用いることができる。
Next, a method of manufacturing bipolar transistor 50A will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part step, illustrating a method for manufacturing a bipolar transistor according to the present invention. In manufacturing the bipolar transistor 50A, first, as shown in FIG. 7A, a base epitaxial layer 63 is formed on the field oxide film 62. Specifically, first, an n-type buried layer 60 having a high carrier concentration is formed on a p-type silicon substrate by using a normal diffusion technique or the like. Further, an n-type collector epitaxial layer 61 is grown. Further, the field oxide film 62
Is used to insulate and isolate the active region of the bipolar transistor. As a method of forming the field oxide film 62,
For example, the STI technology described above can be used.

【0059】次に、シリコンを成長させて内部ベース領
域66と外部ベース領域66とを形成する。この成長方
法としては、例えば、図2あるいは図4乃至図5に関し
て前述した方法を用いることができる。すなわち、内部
ベース領域63と外部ベース領域66のいずれもシリコ
ン単結晶膜として形成する。さらに、この際に、所定の
成長圧力、成長温度、原料ガス流量において、例えばジ
ボラン(B)を混入させ、シリコン層を成長させ
ながらp型にドーピングする。また、例えばモノゲルマ
ン(GeH)などの原料ガスを所定の圧力、温度、ガ
ス流量において添加すれば、シリコン・ゲルマニウム
(SiGe)層を形成することも可能である。
Next, an internal base region 66 and an external base region 66 are formed by growing silicon. As this growth method, for example, the method described above with reference to FIG. 2 or FIGS. 4 and 5 can be used. That is, both the internal base region 63 and the external base region 66 are formed as silicon single crystal films. Further, at this time, for example, diborane (B 2 H 6 ) is mixed at a predetermined growth pressure, a growth temperature, and a source gas flow rate, and the silicon layer is grown to be p-type doped. Further, if a source gas such as monogermane (GeH 4 ) is added at a predetermined pressure, temperature, and gas flow rate, a silicon-germanium (SiGe) layer can be formed.

【0060】また、フィールド酸化膜62の上に形成し
たシリコン結晶層は、外部ベース領域63の形状にする
ために、パターニング加工しても良い。
The silicon crystal layer formed on the field oxide film 62 may be subjected to patterning in order to form the external base region 63.

【0061】次に、図7(b)に示したように、絶縁膜
64とサイドウォール・スペーサ67とを形成する。具
体的には、CVD法などにより所定の膜厚の絶縁膜64
を堆積する。さらに、フォト・リソグラフィ工程を経て
絶縁膜64に開口65を形成する。次に、絶縁物を所定
の厚さに堆積し、RIEによりエッチバックすることに
よってサイドウォール・スペーサ67を形成することが
できる。
Next, as shown in FIG. 7B, an insulating film 64 and a sidewall spacer 67 are formed. Specifically, the insulating film 64 having a predetermined thickness is formed by a CVD method or the like.
Is deposited. Further, an opening 65 is formed in the insulating film 64 through a photolithography process. Next, a sidewall spacer 67 can be formed by depositing an insulator to a predetermined thickness and etching back by RIE.

【0062】次に、図7(c)に示したように、エミッ
タ領域69を形成する。具体的には、ウェーハ全面に多
結晶シリコン68を堆積し、砒素(As)を加速電圧約
60keV、ドーズ量約1E16/cmの条件でイオ
ン注入した後に、熱処理を施して開口部分に砒素を拡散
させ、n型エミッタ領域69を形成することができる。
なお、ここで砒素をイオン注入する代わりに、多結晶シ
リコン68に予め砒素をドープしておき、開口部分に拡
散させるようにしても良い。また、多結晶シリコンの代
わりに単結晶シリコンをエピタキシャル成長させても良
い。
Next, as shown in FIG. 7C, an emitter region 69 is formed. More specifically, polycrystalline silicon 68 is deposited on the entire surface of the wafer, and arsenic (As) is ion-implanted under the conditions of an acceleration voltage of about 60 keV and a dose of about 1E16 / cm 2 , and then a heat treatment is performed to implant arsenic in the opening. By diffusion, an n-type emitter region 69 can be formed.
Instead of arsenic ion implantation here, arsenic may be doped in the polycrystalline silicon 68 in advance and diffused into the opening. Further, single crystal silicon may be epitaxially grown instead of polycrystalline silicon.

【0063】次に、図7(d)に示したように、電極を
形成する。すなわち、多結晶シリコン68の上にエミッ
タ電極74を形成する。また、絶縁膜64とフィールド
酸化膜62に所定の開口を設け、ベース電極72とコレ
クタ電極74をそれぞれ形成することにより、バイポー
ラ・トランジスタ50Aが完成する。
Next, as shown in FIG. 7D, electrodes are formed. That is, the emitter electrode 74 is formed on the polycrystalline silicon 68. Further, by forming predetermined openings in the insulating film 64 and the field oxide film 62 and forming the base electrode 72 and the collector electrode 74, respectively, the bipolar transistor 50A is completed.

【0064】本発明によれば、フィールド酸化膜62の
上に延在させて単結晶シリコン層を形成することによ
り、コレクタ・ベース間の容量が大幅に低減されたバイ
ポーラ型トランジスタを製造することができる。さらに
ここでは、フィールド酸化膜62の上に延在する外部ベ
ース領域63を、内部ベース領域とともに結晶性の高品
質なシリコン単結晶で形成しているので、例えばベース
抵抗が低減されて得られるベイポーラ型トランジスタの
半導体装置としての諸特性も良好なものとなる。
According to the present invention, it is possible to manufacture a bipolar transistor in which the capacitance between the collector and the base is greatly reduced by forming a single crystal silicon layer extending over field oxide film 62. it can. Further, here, the external base region 63 extending on the field oxide film 62 is formed of high-crystalline silicon single crystal together with the internal base region. The characteristics of the type transistor as a semiconductor device are also improved.

【0065】また、図6及び図7においては、npn型
のバイポーラ・トランジスタを例に挙げて説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。この他にも、
本発明は、例えばpnp型のバイポーラ・トランジスタ
についても同様に適用可能であり、同様の効果を得るこ
とができる。
In FIGS. 6 and 7, an npn-type bipolar transistor has been described as an example.
The present invention is not limited to this. Besides this,
The present invention can be similarly applied to, for example, a pnp type bipolar transistor, and the same effect can be obtained.

【0066】次に、本発明をBi−CMOS(Bipo
lar−CMOS)に適用した例について説明する。図
8は、本発明によるBi−CMOS素子の構造を表す概
略断面図である。すなわち、本発明のBi−CMOS素
子80は、シリコン基板81上に形成されたMOSトラ
ンジスタ部10Cと、バイポーラ型トランジスタ部50
Bとを有する。それぞれのトランジスタ部の細部の構成
は、図1及び図6に示したものと概略同一とすることが
でき、同一の符号を付して説明を省略する。本発明によ
るBi−CMOS素子の特徴的な点は、MOSトランジ
スタ部10Cのソース・ドレイン領域14a、及びバイ
ポーラ型トランジスタ部50Bの外部ベース領域63
が、それぞれフィールド酸化膜82の上に形成されてい
る点である。すなわち、このような構成により、前述し
たように、MOSトランジスタ部10Cのソース・ドレ
イン領域の寄生容量と、バイポーラ型トランジスタ部5
0Bのベース・コレクタ間の寄生容量とをそれぞれ大幅
に低減することができる。その結果として、従来よりも
高速の動作が可能となり最大発振周波数(fmax)に
おいては従来の2倍以上が可能となり、さらに、雑音や
その他の諸特性が優れたアナログ・デジタル混在回路装
置を実現することができる。
Next, the present invention is applied to a Bi-CMOS (Bipo CMOS).
lar-CMOS) will be described. FIG. 8 is a schematic sectional view showing the structure of the Bi-CMOS device according to the present invention. That is, the Bi-CMOS device 80 of the present invention includes the MOS transistor portion 10C formed on the silicon substrate 81 and the bipolar transistor portion 50.
B. The detailed configuration of each transistor section can be substantially the same as that shown in FIGS. 1 and 6, and the same reference numerals are given and the description is omitted. The Bi-CMOS device according to the present invention is characterized in that the source / drain region 14a of the MOS transistor portion 10C and the external base region 63 of the bipolar transistor portion 50B.
Are formed on the field oxide film 82, respectively. That is, with such a configuration, as described above, the parasitic capacitance of the source / drain region of the MOS transistor section 10C and the bipolar transistor section 5
The parasitic capacitance between the base and the collector of 0B can be greatly reduced. As a result, it is possible to operate at a higher speed than in the past, and to realize a maximum oscillation frequency (fmax) twice or more as compared with the conventional one, and to realize an analog / digital mixed circuit device excellent in noise and other characteristics. be able to.

【0067】次に、本発明によるBi−CMOS素子8
0の製造方法について説明する。図9及び図10は、B
i−CMOS素子80の製造方法を説明する概略工程断
面図である。すなわち、Bi−CMOS素子80の製造
に際しては、まず、図9(a)に示したように、シリコ
ン基板81の上にフィールド酸化膜82を形成し、シリ
コン層13、63を成長させる。具体的には、まず、前
述したように、STI技術などにより、フィールド酸化
膜82を形成し、MOSトランジスタのウエル領域とバ
イポーラ・トランジスタのコレクタ領域をそれぞれ絶縁
分離する。次に、それぞれの素子について前述したよう
に、単結晶シリコン層13とシリコン層63とをそれぞ
れ成長させる。このようにして、MOSトランジスタ部
のソース・ドレインおよびチャネル領域となるエピタキ
シャル層13とバイポーラ型トランジスタ部のベース層
となるベースエピタキシャル層63を形成することがで
きる。
Next, the Bi-CMOS device 8 according to the present invention will be described.
0 will be described. 9 and FIG.
FIG. 10 is a schematic process sectional view illustrating the method for manufacturing the i-CMOS element 80. That is, in manufacturing the Bi-CMOS device 80, first, as shown in FIG. 9A, a field oxide film 82 is formed on a silicon substrate 81, and silicon layers 13 and 63 are grown. Specifically, first, as described above, the field oxide film 82 is formed by the STI technique or the like, and the well region of the MOS transistor and the collector region of the bipolar transistor are insulated from each other. Next, as described above for each element, the single crystal silicon layer 13 and the silicon layer 63 are grown, respectively. Thus, the epitaxial layer 13 serving as the source / drain and channel regions of the MOS transistor portion and the base epitaxial layer 63 serving as the base layer of the bipolar transistor portion can be formed.

【0068】次に、図9(b)に示したように、MOS
トランジスタ部のチャネル部にドーピングを施す。具体
的には、例えば、ウェーハ全面を酸化し、所定の条件で
マスクを形成した後に、MOSトランジスタ部のチャネ
ル部にのみドーパントをイオン注入することができる。
Next, as shown in FIG.
Doping is performed on a channel portion of the transistor portion. Specifically, for example, after oxidizing the entire surface of the wafer and forming a mask under predetermined conditions, the dopant can be ion-implanted only into the channel portion of the MOS transistor portion.

【0069】次に、図9(c)に示したように、MOS
トランジスタ部のゲートを形成する。具体的には、ウェ
ーハ表面の酸化膜を取り除いた後、ゲ−ト酸化膜15を
形成し、ついで多結晶シリコン膜16、窒化膜17を堆
積し、これらをパターニングすることによって、ゲ−ト
電極を形成することができる。さらに、イオン注入によ
りドーパントを比較的低い濃度で導入することによっ
て、LDD領域14b、14bを形成する。次に、ウェ
ーハ全面にCVD法により窒化膜を形成し、RIE法に
よりエッチバックすることにより、ゲートの側面に窒化
膜の側壁20を形成することができる。さらに、ソース
およびドレイン領域にドーパントをイオン注入して、ソ
ース領域14aおよびドレイン領域14aを形成するこ
とができる。
Next, as shown in FIG.
The gate of the transistor portion is formed. Specifically, after removing the oxide film on the wafer surface, a gate oxide film 15 is formed, and then a polycrystalline silicon film 16 and a nitride film 17 are deposited and patterned to form a gate electrode. Can be formed. Further, the LDD regions 14b, 14b are formed by introducing a dopant at a relatively low concentration by ion implantation. Next, a nitride film is formed on the entire surface of the wafer by the CVD method, and is etched back by the RIE method, whereby the side wall 20 of the nitride film can be formed on the side surface of the gate. Further, a source region 14a and a drain region 14a can be formed by ion-implanting a dopant into the source and drain regions.

【0070】次に、図10(a)に示したように、ウェ
ーハ全面に絶縁膜90を堆積する。具体的には、例え
ば、CVD法により、酸化シリコン膜を所定の膜厚に堆
積することができる。
Next, as shown in FIG. 10A, an insulating film 90 is deposited on the entire surface of the wafer. Specifically, for example, a silicon oxide film can be deposited to a predetermined thickness by a CVD method.

【0071】次に、図10(b)に示したように、バイ
ポーラ型トランジスタ部の主要部を形成する。具体的に
は、絶縁膜90に開口91を形成し、さらに、第2の絶
縁膜を堆積し、RIEのような異方性エッチングにより
エッチバックすることによりサイドウォール・スペーサ
67を形成することができる。その後、多結晶シリコン
68を堆積し、砒素を加速電圧約60keV、ドーズ量
約1E16/cmの条件でイオン注入し、所定の熱処
理を施すことによりn型エミッタ領域69を形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, a main portion of the bipolar transistor portion is formed. Specifically, an opening 91 is formed in the insulating film 90, a second insulating film is further deposited, and the sidewall spacer 67 is formed by etching back by anisotropic etching such as RIE. it can. Thereafter, polycrystalline silicon 68 is deposited, arsenic is ion-implanted under the conditions of an acceleration voltage of about 60 keV and a dose of about 1E16 / cm 2 , and a predetermined heat treatment is performed to form an n-type emitter region 69.

【0072】最後に、図10(c)に示したように、電
極を形成する。具体的には、絶縁膜にコンタクト・ホー
ルを開口し、アルミニウムなどの材料を用いてソース・
ドレイン電極19、19、ベース電極72、エミッタ電
極74、及びコレクタ電極76などを形成することによ
り、Bi−CMOS素子が完成する。
Finally, as shown in FIG. 10C, electrodes are formed. Specifically, a contact hole is opened in the insulating film, and a source hole is formed using a material such as aluminum.
By forming the drain electrodes 19, 19, the base electrode 72, the emitter electrode 74, the collector electrode 76, and the like, the Bi-CMOS device is completed.

【0073】本発明によれば、同一の工程において、フ
ィールド酸化膜82の上に、MOSトランジスタのソー
ス・ドレイン領域とバイポーラ型トランジスタの外部ベ
ース領域とを同時に形成することができ、それぞれの素
子の寄生容量が大幅に低減されたBi−CMOS素子を
容易に製造することができるようになる。
According to the present invention, in the same step, the source / drain region of the MOS transistor and the external base region of the bipolar transistor can be simultaneously formed on the field oxide film 82. A Bi-CMOS device with significantly reduced parasitic capacitance can be easily manufactured.

【0074】なお、上述した例においては、p−MOS
FETとnpn型バイポーラ・トランジスタとを組み合
わせた例について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではない。この他にも、導電型を反転させた素子
を組み合わせたBi−CMOS素子も同様に製造するこ
とができる。
In the above example, the p-MOS
The example in which the FET and the npn-type bipolar transistor are combined has been described, but the present invention is not limited to this. In addition, a Bi-CMOS device in which a device whose conductivity type is inverted is combined can be similarly manufactured.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に説明する効果を奏する。
The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects.

【0076】まず、本発明によれば、MOSFETの、
ソース領域およびドレイン領域をそれぞれフィールド酸
化膜、すなわち素子分離用の絶縁層の上に形成すること
によって、ソース領域及びドレイン領域の下にpn接合
が形成されることがなく、接合容量の発生を解消するこ
とができる。その結果として、従来よりも極めて高速動
作させることができるようになる。
First, according to the present invention,
By forming the source region and the drain region on the field oxide film, that is, on the insulating layer for element isolation, a pn junction is not formed under the source region and the drain region, and the generation of a junction capacitance is eliminated. can do. As a result, it becomes possible to operate at a much higher speed than in the past.

【0077】また、本発明によれば、MOSFETのチ
ャネル領域の下層には、酸化膜が設けられていないの
で、SOI構造で問題とされている浮遊効果を解消する
ことができるとともに、素子の動作に際してチャネル層
に電流を流すことにより発生する熱は、熱伝導率が高い
シリコン基板を介して拡散させることができ、放熱特性
にも優れる。その結果として、素子の温度が上昇して特
性が劣化したり信頼性が低下するという問題も解消する
ことができる。
Further, according to the present invention, since no oxide film is provided below the channel region of the MOSFET, the floating effect, which is a problem in the SOI structure, can be eliminated and the operation of the device can be improved. At this time, heat generated by passing a current through the channel layer can be diffused through the silicon substrate having high thermal conductivity, and has excellent heat dissipation characteristics. As a result, it is possible to solve the problem that the temperature of the element rises and the characteristics are degraded or the reliability is lowered.

【0078】すなわち、本発明によれば、従来のSOI
技術を用いたMOSトランジスタにおいて問題となって
いた熱の蓄積による素子性能の劣化を防ぎつつ、ソース
およびドレインの接合容量を大幅に低減して、素子の高
速化を図ることが出来る。
That is, according to the present invention, the conventional SOI
It is possible to significantly reduce the junction capacitance between the source and the drain and to increase the speed of the element, while preventing deterioration of the element performance due to heat accumulation, which is a problem in MOS transistors using the technology.

【0079】さらに、本発明によれば、SOI基板を用
いなくとも、同等の性能を得ることができ、大幅なコス
トダウンが可能となる。
Further, according to the present invention, the same performance can be obtained without using an SOI substrate, and the cost can be significantly reduced.

【0080】さらに、本発明によれば、ソース・ドレイ
ン領域の下にイオン注入法により、酸素などを導入して
高抵抗層を形成する方法と比較しても、フィールド酸化
膜の膜厚を容易に厚く形成することができ、発生するM
IS容量は無視しうるほどわずかなものに過ぎないとい
う利点も生ずる。
Further, according to the present invention, the thickness of the field oxide film can be easily reduced as compared with the method in which oxygen or the like is introduced below the source / drain regions by ion implantation to form a high resistance layer. M can be formed
Another advantage is that the IS capacity is negligible.

【0081】また、本発明によれば、いわゆるラテラル
・エピタキシャル成長や、等方的なエピタキシャル成長
などを積極的に利用することにより、フィールド絶縁膜
の上に所定のシリコン単結晶膜を形成することができ
る。
Further, according to the present invention, a predetermined silicon single crystal film can be formed on the field insulating film by positively utilizing the so-called lateral epitaxial growth or isotropic epitaxial growth. .

【0082】ここで、フィールド酸化膜の形成方法とし
て、いわゆるSTI技術を用いれば、基板の表面を平滑
に維持することができ、シリコン単結晶膜のラテラル・
エピタキシャル成長を容易に実現することができるよう
になり、しかも、フィールド酸化膜の上に成長されたシ
リコン単結晶の結晶性も高品質なものとすることができ
る。その結果として、半導体装置の諸特性が改善される
とともに、信頼性も向上するという利点も生ずる。
Here, if the so-called STI technique is used as a method of forming the field oxide film, the surface of the substrate can be kept smooth, and the silicon monocrystalline film can be formed laterally.
Epitaxial growth can be easily realized, and the crystallinity of the silicon single crystal grown on the field oxide film can be high. As a result, there are advantages that the characteristics of the semiconductor device are improved and the reliability is also improved.

【0083】一方、本発明によれば、バイポーラ型トラ
ンジスタにおいて、外部ベース領域の主要部をフィール
ド酸化膜、すなわち素子間絶縁層の上に形成することに
より、ベース・コレクタ間の寄生容量を大幅に低減して
素子特性を大幅に改善することができる。
On the other hand, according to the present invention, in the bipolar transistor, the main part of the external base region is formed on the field oxide film, that is, on the inter-element insulating layer, so that the parasitic capacitance between the base and the collector is greatly reduced. Thus, the device characteristics can be greatly improved.

【0084】さらに、この場合においても、フィールド
酸化膜の膜厚を厚く形成することができるので、発生す
るMIS容量を無視しうるほど低く抑制することができ
るという利点も生ずる。
Further, also in this case, since the thickness of the field oxide film can be made large, there is an advantage that the MIS capacitance generated can be suppressed to a negligible level.

【0085】また、本発明によれば、同一の工程におい
て、フィールド酸化膜の上に、MOSトランジスタのソ
ース・ドレイン領域とバイポーラ型トランジスタの外部
ベース領域とを同時に形成することができ、それぞれの
素子の寄生容量が大幅に低減され、従来よりもはるかに
高性能なBi−CMOS素子を容易に製造することがで
きるようになる。
According to the present invention, the source / drain regions of the MOS transistor and the external base region of the bipolar transistor can be simultaneously formed on the field oxide film in the same step. Is significantly reduced, and a Bi-CMOS device having much higher performance than before can be easily manufactured.

【0086】以上説明したように、本発明によれば、従
来よりもはるかに高性能を有する半導体装置を比較的容
易な工程で製造することができるようになり、産業上の
メリットは多大である。
As described above, according to the present invention, it becomes possible to manufacture a semiconductor device having much higher performance than the conventional one by a relatively easy process, and the industrial advantage is great. .

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

【図1】本発明による半導体装置の構造を例示する概略
断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating the structure of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明によるMOSFETの製造工程の要部を
表す工程断面図である。
FIG. 2 is a process sectional view illustrating a main part of a manufacturing process of the MOSFET according to the present invention.

【図3】本発明によるMOSFETの製造工程の要部を
表す工程断面図である。
FIG. 3 is a process sectional view illustrating a main part of a manufacturing process of the MOSFET according to the present invention.

【図4】本発明によるMOSFETの第2の製造方法の
製造工程の要部を表す工程断面図である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating a main part of a manufacturing process of the second manufacturing method of the MOSFET according to the present invention.

【図5】本発明によるMOSFETの第2の製造方法の
製造工程の要部を表す工程断面図である。
FIG. 5 is a process cross-sectional view illustrating a main part of a manufacturing process of the second manufacturing method of the MOSFET according to the present invention.

【図6】本発明によるバイポーラ型トランジスタの構造
を例示する概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of a bipolar transistor according to the present invention.

【図7】本発明によるバイポーラ・トランジスタの製造
方法を表す要部工程断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a substantial part of the method for manufacturing the bipolar transistor according to the present invention.

【図8】本発明によるBi−CMOS素子の構造を表す
概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view illustrating a structure of a Bi-CMOS device according to the present invention.

【図9】本発明によるBi−CMOS素子の製造方法を
説明する概略工程断面図である。
FIG. 9 is a schematic process sectional view illustrating the method for manufacturing the Bi-CMOS device according to the present invention.

【図10】本発明によるBi−CMOS素子の製造方法
を説明する概略工程断面図である。
FIG. 10 is a schematic process sectional view illustrating the method for manufacturing the Bi-CMOS device according to the present invention.

【図11】従来のMOSFETの構造を表す概略断面図
である。
FIG. 11 is a schematic sectional view illustrating a structure of a conventional MOSFET.

【図12】SOI構造を有するMOSFETの構造を表
す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a MOSFET having an SOI structure.

【図13】従来のバイポーラ・トランジスタの構造を表
わす概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view showing a structure of a conventional bipolar transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10B、10C、50A、50B、80 半導体
装置 11 半導体基板 11A 活性領域 12 フィールド酸化膜 13 シリコン単結晶層 14a ソース・ドレイン領域 14b LDD領域 14c シリサイド層 15 ゲート酸化膜 16 ゲート電極 17 絶縁層 18 層間絶縁層 19 電極 21 レジストマスク 24 エッチング・ストッパ層 60 コレクタ層 61 コレクタ領域 62 フィールド酸化膜 63 外部ベース領域 64 層間絶縁膜 66 内部ベース領域 67 サイドウォール・スペーサ 68 シリコン層 69 エミッタ領域 72 ベース電極 74 エミッタ電極 76 コレクタ電極 82 フィールド酸化膜
10, 10B, 10C, 50A, 50B, 80 Semiconductor device 11 Semiconductor substrate 11A Active region 12 Field oxide film 13 Silicon single crystal layer 14a Source / drain region 14b LDD region 14c Silicide layer 15 Gate oxide film 16 Gate electrode 17 Insulating layer 18 Interlayer insulating layer 19 Electrode 21 Resist mask 24 Etching stopper layer 60 Collector layer 61 Collector region 62 Field oxide film 63 External base region 64 Interlayer insulating film 66 Internal base region 67 Sidewall spacer 68 Silicon layer 69 Emitter region 72 Base electrode 74 Emitter electrode 76 Collector electrode 82 Field oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/73 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/73

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体からなるソース領域
と、第1導電型の半導体からなるドレイン領域と、前記
ソース領域と前記ドレイン領域との間に設けられた第2
導電型の半導体からなるチャネル領域と、絶縁膜を介し
て前記チャネル領域上に形成されたゲートとを備えた半
導体装置であって、 前記ソース領域と前記ドレイン領域とは、それぞれ素子
分離絶縁層の上に形成されていることを特徴とする半導
体装置。
A source region formed of a semiconductor of a first conductivity type; a drain region formed of a semiconductor of a first conductivity type; and a second region provided between the source region and the drain region.
A semiconductor device comprising a channel region made of a conductive semiconductor and a gate formed on the channel region with an insulating film interposed therebetween, wherein the source region and the drain region are each formed of an element isolation insulating layer. A semiconductor device characterized by being formed thereon.
【請求項2】選択的に設けられた絶縁層と前記絶縁層に
よって絶縁分離された半導体領域とを表面に有する半導
体基板と、 前記半導体領域の上に形成され、MOSFETにおける
チャネル領域となる第1の半導体層と、 前記第1の半導体層から延在して前記絶縁層の上にそれ
ぞれ形成され、MOSFETにおけるソース領域及びド
レイン領域となる第2、第3の半導体層と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor substrate having on its surface an insulating layer selectively provided and a semiconductor region insulated and separated by the insulating layer, a first substrate formed on the semiconductor region and serving as a channel region in a MOSFET. And a second and third semiconductor layers extending from the first semiconductor layer and formed on the insulating layer and serving as a source region and a drain region in a MOSFET, respectively. Characteristic semiconductor device.
【請求項3】前記絶縁層は、STI法により形成された
ものであることを特徴とする請求項1又は2のいずれか
1つに記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulating layer is formed by an STI method.
【請求項4】半導体基板の表面に第1の絶縁層を選択的
に形成して第1導電型の活性領域を絶縁分離する工程
と、 選択的エピタキシャル成長法により前記活性領域の上に
単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させるととも
に、前記単結晶シリコン層を前記半導体基板の前記表面
に対して略垂直な方向よりも略平行な方向に対して高い
速度で成長させて前記第1の絶縁層の上にそれぞれ延在
して形成する工程と、 前記活性領域上の前記単結晶シリコン層の上にゲート絶
縁膜とゲート電極とを加工形成する工程と、 前記第1の絶縁層の上にそれぞれ延在して形成した前記
単結晶シリコン層に第2導電型の不純物を導入してソー
ス領域とドレイン領域とを形成する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of selectively forming a first insulating layer on a surface of a semiconductor substrate to insulate and isolate an active region of a first conductivity type, and a step of selectively epitaxially growing a single-crystal silicon on said active region. A layer is epitaxially grown, and the single crystal silicon layer is grown at a higher speed in a direction substantially parallel to a direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate, and is formed on the first insulating layer, respectively. Extending and forming; processing and forming a gate insulating film and a gate electrode on the single crystal silicon layer on the active region; and extending on the first insulating layer, respectively. Forming a source region and a drain region by introducing a second conductivity type impurity into the formed single crystal silicon layer.
【請求項5】半導体基板の表面に第1の絶縁層を選択的
に形成して第1導電型の活性領域を絶縁分離する工程
と、 前記第1の絶縁層の上に第2の絶縁層を選択的に形成す
る工程と、 選択的エピタキシャル成長法により、前記活性領域の表
面から単結晶シリコン層を等方的にエピタキシャル成長
させて前記第1の絶縁層の上にそれぞれ延在して形成す
る工程と、 前記単結晶シリコン層を前記第2の絶縁層の表面までエ
ッチング研磨する工程と、 前記活性領域上の前記単結晶シリコン層の上にゲート絶
縁膜とゲート電極とを加工形成する工程と、 前記第1の絶縁層の上にそれぞれ延在した前記単結晶シ
リコン層に第2導電型の不純物を導入してソース領域と
ドレイン領域とを形成する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of selectively forming a first insulating layer on a surface of a semiconductor substrate to insulate and isolate an active region of a first conductivity type; and a second insulating layer on the first insulating layer. Selectively forming a single crystal silicon layer from the surface of the active region by isotropic epitaxial growth by a selective epitaxial growth method, and forming a single crystal silicon layer extending on the first insulating layer, respectively. Etching and polishing the single crystal silicon layer to the surface of the second insulating layer; processing and forming a gate insulating film and a gate electrode on the single crystal silicon layer on the active region; Forming a source region and a drain region by introducing an impurity of a second conductivity type into the single crystal silicon layer extending on the first insulating layer, respectively. Device manufacturing method
【請求項6】前記第1の絶縁層をSTI法により形成す
ることを特徴とする請求項4又は5のいずれか1つに記
載の半導体装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein said first insulating layer is formed by an STI method.
【請求項7】半導体基板に形成された第1導電型の半導
体層と、 前記半導体層の表面に選択的に形成された絶縁層と、 前記絶縁層により絶縁分離されたコレクタ領域の上に形
成された第2導電型の単結晶半導体層からなる内部ベー
ス領域と、 前記絶縁分離されたコレクタ領域の周囲の前記絶縁層の
上に形成され、前記内部ベース領域から延在した第2導
電型の単結晶半導体層からなる外部ベース領域と、 前記内部ベース領域内に形成された第1導電型のエミッ
タ領域と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
7. A semiconductor layer of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate, an insulating layer selectively formed on a surface of the semiconductor layer, and a collector region insulated and separated by the insulating layer. An inner base region made of a second conductivity type single crystal semiconductor layer, and a second conductivity type formed on the insulating layer around the insulated collector region and extending from the inner base region. A semiconductor device comprising: an external base region made of a single crystal semiconductor layer; and a first conductivity type emitter region formed in the internal base region.
【請求項8】半導体基板上に第1導電型のコレクタ層を
形成する工程と、 前記コレクタ層の表面に絶縁層を選択的に形成してコレ
クタ領域を絶縁分離する工程と、 前記コレクタ領域の上に内部ベース層を選択的にエピタ
キシャル成長させるとともに、前記内部ベース層を前記
絶縁層の上に延在させて外部ベース層を成長させる工程
と、 前記内部ベース層の表面に選択的に第1導電型の不純物
を導入することによりエミッタ領域を形成する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A step of forming a first conductivity type collector layer on a semiconductor substrate; a step of selectively forming an insulating layer on a surface of the collector layer to insulate and separate the collector region; Selectively epitaxially growing an internal base layer thereon and extending the internal base layer above the insulating layer to grow an external base layer; and selectively forming a first conductive layer on a surface of the internal base layer. Forming an emitter region by introducing an impurity of a mold type.
【請求項9】半導体基板上に第1導電型のコレクタ層を
形成する工程と、 前記コレクタ層の表面に第1の絶縁層を選択的に形成し
てコレクタ領域を絶縁分離する工程と、 前記コレクタ領域の上に単結晶シリコン層を選択的にエ
ピタキシャル成長させるとともに、前記単結晶シリコン
層を前記第1の絶縁層の上に延在させ、第2導電型のベ
ース領域を形成する工程と、 前記単結晶シリコン層の上に第2の絶縁層を形成する工
程と、 前記第2の絶縁層に第1の開口を形成する工程と、 前記第1の開口の側面にサイドウォールを形成する工程
と、 前記サイドウォールで囲まれた開口内に第1導電型の不
純物を含んだシリコン層を堆積し、前記単結晶シリコン
層内に前記不純物を拡散させることにより前記単結晶シ
リコン層の表面部分に第1導電型のエミッタ領域を形成
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。
9. A step of forming a collector layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate; a step of selectively forming a first insulating layer on a surface of the collector layer to insulate and separate a collector region; Selectively epitaxially growing a single crystal silicon layer on the collector region, extending the single crystal silicon layer on the first insulating layer, and forming a second conductivity type base region; Forming a second insulating layer on the single crystal silicon layer; forming a first opening in the second insulating layer; forming a sidewall on a side surface of the first opening. Depositing a silicon layer containing an impurity of a first conductivity type in an opening surrounded by the sidewall, and diffusing the impurity in the single crystal silicon layer to form a silicon layer on a surface portion of the single crystal silicon layer; 1 conductivity The method of manufacturing a semiconductor device which of forming an emitter region, comprising the.
【請求項10】請求項1〜3のいずれか1つに記載のM
OSFETとしての半導体装置と、 請求項7に記載のバイポーラ・トランジスタとしての半
導体装置と、 を半導体基板上に混載してなる半導体装置。
10. The M according to claim 1, wherein
A semiconductor device comprising: a semiconductor device as an OSFET; and a semiconductor device as a bipolar transistor according to claim 7 mounted on a semiconductor substrate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006527914A (en) * 2003-06-16 2006-12-07 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト Silicon-on-insulator structure, method of manufacturing the same, and integrated circuit
JP2013074146A (en) * 2011-09-28 2013-04-22 Fujitsu Semiconductor Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof

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