JPS59138363A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPS59138363A
JPS59138363A JP58011281A JP1128183A JPS59138363A JP S59138363 A JPS59138363 A JP S59138363A JP 58011281 A JP58011281 A JP 58011281A JP 1128183 A JP1128183 A JP 1128183A JP S59138363 A JPS59138363 A JP S59138363A
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transistor
electrode
semiconductor device
polycrystalline silicon
layer
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Tokuo Watanabe
篤雄 渡辺
Toji Mukai
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Kiyoshi Tsukuda
佃 清
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亀井 達弥
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    • H01L27/0623Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors

Abstract

PURPOSE:To reduce the electrode resistance value of an MIS type element by making the thickness of the electrode of the MIS type element larger than that of the electrode of a bi-polar element, when an MIS transistor and the bi-polar element having the electrode composed of the same material as the gate electrode of this transistor are formed in the surface layer of a semiconductor substrate. CONSTITUTION:Two N<+> type buried regions 2 are formed in the P type Si substrate 1, an N type layer 3 is epitaxially grown over the entire surface including said regions, which layer 3 is isolated by a P<+> type isolation region 4 while including the regions 2 respectively. Next, an NMOS transistor is formed in one layer 3 isolated in island form, and an NPN bi-polar transistor in the other layer 3, and the gate electrode 11'' composed of polycrystalline Si and the emitter electrode 11''' are provided to each. At this time, the thicknesses of these electrodes are made different to each other. In other words, the thickness of the electrode 11'' is made larger than that of the electrode 11'''.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に係り、特に半導
体基板の主表面にバイポーラ素子とMIS(Metal
 Jnsulator Sem1conductor 
) )ランジスタとが形成される半導体装置及びその製
造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and particularly relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
Jnsulator Sem1conductor
) ) A semiconductor device in which a transistor is formed and a method for manufacturing the same.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、半導体基板の主表面にバイポーラ素子とM I 
S )ランジスタとが形成される半導体装置としては、
バイポーラトランジスタとMOS(Met4J Qxi
de Sem1conductor ) )ランジスタ
とが形成されるものや、バイポーラトランジスタと0M
O8(Complementary Metal Qx
ideSemiconductor ) )ランジスタ
とが形成されるもの等が知られている(特開54−46
489号公報、喘、開55−91857号公報、特開5
5−99763号公報、特開55−157257号公報
、特開57−75453号公報参照ン。
Conventionally, bipolar elements and MI
S) As a semiconductor device in which a transistor is formed,
Bipolar transistor and MOS (Met4J Qxi
de Sem1conductor )) Those formed with transistors, bipolar transistors and 0M
O8 (Complementary Metal Qx
ide Semiconductor) ) transistors are known (Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-46).
Publication No. 489, Japanese Patent Publication No. 55-91857, Japanese Patent Application Publication No. 55-91857
See JP-A No. 5-99763, JP-A No. 55-157257, and JP-A No. 57-75453.

これ等を第1図を用いて説明する。第1図(11〜αa
はNPNバイポーラトランジスタと0MO8)ランジス
タとが形成される半導体装置の主要な製造工程を示すも
ので、第1図(a)〜(e)は主たる工程での概略断面
図紫示すものである。
These will be explained using FIG. 1. Figure 1 (11~αa
1 shows the main manufacturing steps of a semiconductor device in which an NPN bipolar transistor and an 0MO8) transistor are formed, and FIGS. 1(a) to 1(e) are schematic cross-sectional views of the main steps shown in purple.

←第1図(a)) P型半導体基体1にN型の高不純物濃度埋込み層2を形
成し、N型エピタキシャル層3を成長させ半導体基板を
形成する。次に、素子間分離のための22層4、NMO
Sトランジスタを形成するためのP型のウェル領域5を
形成する。さらに選択酸化法によって酸化膜層6、NM
OS)ランジスタ、PMO8)ランジスタのゲート酸化
膜7を形成した後、バイボー2トランジスタのベース領
域1oを形成するためにホトレジスト膜8をマスクにし
てほう素イオン9を打込む。
←FIG. 1(a)) An N-type high impurity concentration buried layer 2 is formed in a P-type semiconductor substrate 1, and an N-type epitaxial layer 3 is grown to form a semiconductor substrate. Next, 22 layers 4 for isolation between elements, NMO
A P-type well region 5 for forming an S transistor is formed. Furthermore, by selective oxidation method, the oxide film layer 6, NM
OS) Transistor, PMO 8) After forming the gate oxide film 7 of the transistor, boron ions 9 are implanted using the photoresist film 8 as a mask to form the base region 1o of the Bibo 2 transistor.

(第1図(b)) ホトレジスト膜8を除去した後、再びホトレジスト膜(
図示せず)を設けて、公知のホトエツチングによって、
ゲート酸化膜7にエミツタ窓12を開けた後、ゲート電
極およびエミッタ電極に用いる多結晶シリコン層11を
積層させ、多結晶シリコン層11全面にバイポーラトラ
ンジスタのエミッタ電極となるN型不純物(例えばひ素
)をイオン打込み法によシ打込む。
(FIG. 1(b)) After removing the photoresist film 8, the photoresist film (
(not shown) and by known photoetching.
After opening an emitter window 12 in the gate oxide film 7, a polycrystalline silicon layer 11 to be used as a gate electrode and an emitter electrode is laminated, and the entire surface of the polycrystalline silicon layer 11 is doped with an N-type impurity (for example, arsenic) that will become an emitter electrode of a bipolar transistor. is implanted using the ion implantation method.

(第1図(C)) 多結茜シリコン層11にホトエツチングを施し、PMO
8トランジスタ、NMOS)ランジスタのゲート電極1
1’、11“およびNPNバイポーラトランジスタのエ
ミッタ電極11 ///を形成し、続いて酸化m13を
成長させた後、NMOSトランジスタ、PMO8)ラン
ジスタのソース、ドレイン形成のマスクとなる5jCh
膜14を公知のCVD(Chemical Vapou
r 1)eposition)法により形成する。
(FIG. 1(C)) The polycrystalline silicon layer 11 is photo-etched to form a PMO layer.
8 transistor, NMOS) transistor gate electrode 1
1', 11" and the emitter electrode 11 /// of the NPN bipolar transistor are formed, followed by the growth of oxide m13, 5jCh becomes a mask for forming the source and drain of the NMOS transistor, PMO8) transistor.
The film 14 is formed by a known chemical vapor deposition (CVD) process.
It is formed by the r1) eposition method.

(第1図(d)) NMOS)ランジスタ部に窓あけをし、N型不純物の導
入によりN型のソース領域、ドレイン領域16を形成す
る。
(FIG. 1(d)) NMOS) A window is opened in the transistor section, and N-type source and drain regions 16 are formed by introducing N-type impurities.

(第1図(e)) 再び、マスクとなる8jO2膜17をCV J)法で形
成し、PMOSトランジスタ部およびバイボーラトラン
ジスタの外部ベース部の窓開けを行ない、Pm不純物の
導入によ、?P型のソース領域、ドレイン領域18、外
部ベース領域18′を形成する。
(FIG. 1(e)) Again, the 8JO2 film 17 serving as a mask is formed by the CVJ method, windows are opened in the PMOS transistor part and the external base part of the bibolar transistor, and Pm impurities are introduced. A P-type source region, drain region 18, and external base region 18' are formed.

以上、NMOS)ランジスタ及びPMO8)ランジスタ
のゲート′竜極用の多結晶シリコンとバイポーラトラン
ジスタのエミッタ電極用の多結晶シリコンを同一工程で
作る従来技術の方法と構造を述べたが、この碌な従来の
半導体装置に於いては下記■の様な問題が有り、また、
従来の半導体装置の製造方法にはさらに下記■、■の様
な問題が有る。
Above, we have described the conventional method and structure for producing polycrystalline silicon for the gate electrode of NMOS transistors and PMO8 transistors and polycrystalline silicon for the emitter electrode of bipolar transistors in the same process. There are problems such as the following ■ in semiconductor devices, and
Conventional semiconductor device manufacturing methods also have the following problems (1) and (2).

■ まず、NMOSトランジスタ及びPMOB)ランジ
スタのゲートに物としては、抵抗値が低いもの(亀イへ
の厚さとしては厚いもの)が良い。また、バイポーラト
ランジスタのエミッタ領域は多結晶シリコンJvti1
1のエミッタ電極にN型不純物をイオン打込みする必要
があるので、エミッタ電極としては、厚さが薄いものが
良い。
(1) First, it is best to use a material with a low resistance value (a thick material in terms of thickness) for the gate of the transistor (NMOS transistor and PMOB transistor). In addition, the emitter region of the bipolar transistor is made of polycrystalline silicon Jvti1.
Since it is necessary to ion-implant N-type impurities into the emitter electrode 1, it is preferable that the emitter electrode be thin.

第1図に示す従来の半導体装置ではこれ等を同時に満足
することはで@ない。
The conventional semiconductor device shown in FIG. 1 cannot simultaneously satisfy these requirements.

例えば、エミッタ電極が多結晶シリコンによりて形成さ
れる場合、バイポーラトランジスタの高周波特性を向上
させる点からエミッタ領域の不純物としては、ひ素が用
いられ、また、’Fh流増幅率の制御の容易性の点から
イオンJ]込み法を用いることが好ましい。しかし、多
結晶シリコンへのイオン打込みによυ同−深さのエミッ
タ領域を形成する場合、多結晶シリコンの厚さに比列し
てイオン1込み祈を増加させる必要が生じる。これは、
多結晶シリコン中のひ素の拡販係数は、単結晶中に比べ
て、2桁以上大きいため、イオン打込み後の熱処理の初
期の段1壱で、多結晶シリコン中のひ素議度は、イオン
打込み量を多結晶シリコン膜の厚さで割った1直となる
ことに起因する。
For example, when the emitter electrode is formed of polycrystalline silicon, arsenic is used as an impurity in the emitter region in order to improve the high frequency characteristics of the bipolar transistor. It is preferable to use the ion J] inclusion method from a point. However, when forming emitter regions of the same depth υ by ion implantation into polycrystalline silicon, it becomes necessary to increase the number of ions implanted in proportion to the thickness of the polycrystalline silicon. this is,
The sales expansion coefficient of arsenic in polycrystalline silicon is more than two orders of magnitude larger than that in single crystal, so in the first stage of heat treatment after ion implantation, the arsenic intensity in polycrystalline silicon increases by the amount of ion implantation. This is due to the fact that 1 is divided by the thickness of the polycrystalline silicon film.

MOS)ランジスタのケート’af、’1として多結晶
シリコンを用いた場合、厚さを3000人程度に厚くシ
、さらに通常シんを拡散して、充分抵抗を下げる(通冨
20Ω/ s q )。ところが3000人程度の厚さ
の多結晶シリコンによって形成されるエミッタ電極にひ
素イオン打込みしてエミッタ領域を形成しようとする場
合、心安な打込み量は2×10”/cnlである。
When polycrystalline silicon is used as the transistor gate (MOS) transistor, the thickness should be increased to about 3000 Ω, and the resistance should be lowered sufficiently by diffusing normal silicon (total resistance 20 Ω/sq). . However, when attempting to form an emitter region by implanting arsenic ions into an emitter electrode formed of polycrystalline silicon with a thickness of about 3,000, a safe implantation amount is 2×10”/cnl.

高a腿のイオン打込みには長い時間が必要(例えば2 
X 1016/air  のイオンを打込むには20分
必喪)であるので、多結晶シリコン層の厚さを約半分(
約150OA)にすれば、その時間は短くなるが、CM
OSトランジスタのゲート電極の抵抗値が大きくなると
いう問題が生じる。
Ion implantation of high a thighs requires a long time (for example, 2
It takes 20 minutes to implant ions of
If it is set to about 150 OA), the time will be shortened, but CM
A problem arises in that the resistance value of the gate electrode of the OS transistor increases.

■ ゲート酸化膜7の汚染、膜厚変化の問題。すなわち
、ゲート酸化膜7形成後にホトエツチング工程が2度(
第1図の(2)と(4)の工程)有シ、ゲート膜7が汚
染されたり、膜厚が変化することによるNjOSトラン
ジスタの閾値電圧変動の原因となる。MOSトランジス
タの高速、高集積化のためにゲート酸化膜7が薄くなる
ほど、この問題が厳しくなる。
■ Problems with contamination of gate oxide film 7 and change in film thickness. That is, after the gate oxide film 7 is formed, the photoetching process is performed twice (
If steps (2) and (4) in FIG. 1) are present, the gate film 7 may be contaminated or the film thickness may change, causing a fluctuation in the threshold voltage of the NjOS transistor. This problem becomes more severe as the gate oxide film 7 becomes thinner due to higher speed and higher integration of MOS transistors.

■ MOS )ランジスタの金属ゲート材料との両立が
できない6M08)ランジスタのゲート′電極材料は、
回路の尚速比のため、金穐シリサイド(例えばモリブデ
ンシリサイド等)や高融点金属(例えはタングステン等
)が用いられる傾回にあるが、これらは、−不純物拡散
工程を兼ねた多結晶シリコンエミッタ電極とは両立でき
ない。
■ MOS) Incompatible with the metal gate material of the transistor 6M08) The gate electrode material of the transistor is
Due to the high speed ratio of the circuit, gold silicide (e.g. molybdenum silicide, etc.) and high melting point metals (e.g. tungsten, etc.) are increasingly being used; Incompatible with electrodes.

また、上記の■〜■の他にNPNバイポーラトランジス
タとNMOS トランジスタを形成する場合バイポーラ
トランジスタの電流増巾率(hrg)の制御が困難とな
る。バイポーラトランジスタのエミッタ領域形成(第1
図工程(6))の後にNMOS)ランジスタのソース領
域及びドレイン領域形成工程(第1図aυ)を行なわざ
るを得ないが、エミッタ領域と同−Nii不純物でるる
ひ素を用いると、エミッタ領域と同程度の熱処理を必要
とし、バイポーラトランジスタの電流増巾率が変動しや
すくなる。
Furthermore, when forming NPN bipolar transistors and NMOS transistors in addition to the above-mentioned transistors 1 to 2, it becomes difficult to control the current amplification rate (hrg) of the bipolar transistors. Formation of emitter region of bipolar transistor (first
After step (6)) in the figure, it is necessary to perform the step of forming the source and drain regions of the NMOS transistor (aυ in Figure 1). The same level of heat treatment is required, and the current amplification rate of the bipolar transistor tends to fluctuate.

この株な問題はCMUS)ランジスタに限らず、PMO
8)ランジスタたけ、NMOSトランジスタだけの場合
等の一般的なMIS)ランジスタと、NPNバイポーラ
トランジスタに限らずPNPバイポーラトランジスタ、
PNPNサイリスタ等の一般のバイポーラ素子とが同一
半導体基板に形成される半導体装置に於いて同様に生じ
る。
This stock problem is not limited to CMUS transistors, but also PMO
8) General MIS such as transistors, NMOS transistors only) transistors, not only NPN bipolar transistors but also PNP bipolar transistors,
A similar problem occurs in a semiconductor device in which a general bipolar element such as a PNPN thyristor is formed on the same semiconductor substrate.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は上記■〜■の課題を屡決する半導体装置
の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that solves the above-mentioned problems (1) to (3).

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成する本発明半導体装置の特徴とするとこ
ろは、半導体基板の主表面に少なくともM I S、 
)ランジスタと、該MIS)ランジスタのケート電極と
1iJ−材料からなる少なくとも一つの電極を有するバ
イポーラ素子とが形成される半導体装置に於いて、上記
MIS)ランジスタのゲート′電極の厚さは、上記バイ
ポーラ素子の少なくとも一つの電極の厚さより厚いこと
にある。
The semiconductor device of the present invention that achieves the above object is characterized by having at least MIS,
In a semiconductor device in which a bipolar element having a gate electrode of the MIS) transistor and at least one electrode made of a 1iJ- material is formed, the thickness of the gate' electrode of the MIS) transistor is as described above. It is thicker than the thickness of at least one electrode of the bipolar element.

また、本発明半導体装置の製造方法の特徴とするところ
は、半導体基板の主表面に少なくともMIS)ランジス
タと、多結晶シリコンからなる少なくとも一つの電極を
有するバイポーラ素子とが形成される半導体装置の製造
方法に於いて、少なくとも fl+  上記半導体基板の主表面にゲート酸化膜を形
成する工程、 (2)少なくとも上記ゲート酸化膜上に第1の電極層を
積層する工程、 (3)  上記第1の゛成極層を選択的に除去して、上
記MIS)ランジスタのゲート電極を形成する工程、 (4)少なくとも上記ゲート電極の表面に酸化膜を形成
する工程、 (5)上記半導体基板の主表面に多結晶シリコンよpな
る第2の電極層を積層する工程、 (6)上記第2の成極層を選択的に除去して、上記バイ
ポーラ素子の少なくとも一つの電極を形成する工程、 全具備することにある。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is characterized in that it manufactures a semiconductor device in which at least an MIS transistor and a bipolar element having at least one electrode made of polycrystalline silicon are formed on the main surface of a semiconductor substrate. (2) forming a first electrode layer on at least the gate oxide film; (3) forming a first electrode layer on at least the gate oxide film; (4) forming an oxide film on at least the surface of the gate electrode; (5) forming the main surface of the semiconductor substrate on the main surface of the semiconductor substrate; (4) forming an oxide film on at least the surface of the gate electrode; (6) selectively removing the second polarization layer to form at least one electrode of the bipolar element; There is a particular thing.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を実施例に基づき詳純に説明する。 The present invention will be explained in detail below based on examples.

第2図(1)〜圓は本発明の一実施例となるNPNバイ
ポーラトランジスタと0MO8)ランジスタとが形成さ
れる半導体装置の主要な製造工程を示すもので、第2図
(a)〜(f)は主たる工程での概略断面図を示すもの
である。
Figures 2(1) to 2(f) show the main manufacturing steps of a semiconductor device in which an NPN bipolar transistor and an 0MO8) transistor, which is an embodiment of the present invention, are formed. ) shows a schematic cross-sectional view of the main process.

(第2図(a)) 比抵抗10Ω・錦のP型シリコン基体1に、選択的にア
ンチモン等の不紳物を熱拡散して高不純物礎に埋込み層
2を形成した後に、N型のエピタキシャル層3(比抵抗
1Ω・(7)、厚さ6μm)を成長させ半導体基板を形
成する。続いて、P型の素子間分離層4(深さ8μm)
、NMOSトランジスタ形成のだめのP型ウェル領域5
(表面不純物濃度I X 10”/lyn” 、深さ4
μm)を形成し、さらに、シリコン窒化膜を用いた通常
の選択酸化法によシ、厚い酸化膜6(厚さ1μm)、ゲ
ート酸化膜7(厚さ300A)を形成する。ここまでは
、第1図に示す従来技術と同様である。
(Fig. 2 (a)) After selectively thermally diffusing impurities such as antimony into a P-type silicon substrate 1 with a resistivity of 10Ω and brocade to form a buried layer 2 on a highly impurity base, an N-type silicon substrate 1 is formed. An epitaxial layer 3 (specific resistance 1Ω·(7), thickness 6 μm) is grown to form a semiconductor substrate. Next, a P-type element isolation layer 4 (depth 8 μm)
, P-type well region 5 for forming an NMOS transistor
(Surface impurity concentration I x 10"/lyn", depth 4
Further, a thick oxide film 6 (thickness: 1 μm) and a gate oxide film 7 (thickness: 300 Å) are formed by a normal selective oxidation method using a silicon nitride film. The process up to this point is the same as the conventional technique shown in FIG.

次にPMO8)ランジスタ及びNMO8)ランジスタの
ゲート′鴫極となる厚さ約3500人の多結晶シリコン
層11を公知技術によって積ノーする。次に多結晶シリ
コン層11ヘルん等のN型不純物を拡散して、抵抗値を
小さく(約20Ω/Sq)する。
Next, a polycrystalline silicon layer 11 having a thickness of approximately 3,500 layers, which will serve as the gate terminals of the PMO8) transistor and the NMO8) transistor, is deposited using a known technique. Next, N-type impurities such as those in the polycrystalline silicon layer 11 are diffused to reduce the resistance value (approximately 20 Ω/Sq).

本実施例に於いて、多結晶シリコン層11を形成し、ゲ
ート酸化膜7が多結晶シリコン層11によって槌われる
ため、従来技術で述べた様な、ゲート酸化膜7の汚呆や
膜厚変化を生じることはない。なお、MOSトランジス
タのゲート電極としては、多結晶シリコン11の代シに
、金属シリサイド(例えぼモリブデンシリサイド)や高
融点金属(例えばタングステン)を用いることも可能で
ある。従来技術の様に、エミンタ電極と共用する方法で
は、これら金属系電極を用いることはできない。
In this embodiment, since the polycrystalline silicon layer 11 is formed and the gate oxide film 7 is hammered by the polycrystalline silicon layer 11, contamination and film thickness changes of the gate oxide film 7 as described in the prior art are avoided. will not occur. Note that as the gate electrode of the MOS transistor, instead of the polycrystalline silicon 11, metal silicide (for example, molybdenum silicide) or a high melting point metal (for example, tungsten) can also be used. These metal-based electrodes cannot be used in a method in which the emitter electrode is also used as in the prior art.

(第2図(b)) 多結晶シリコン層11を公知のホトエツチング方法によ
ってエツチングして、PN10Sトランジスタのゲート
’ii:fill’及びNMOSトランジスタのゲート
電極11“を形成する。次に、公知の酸化工程を施し、
MOSトランジスタのゲート電極ii’、ii“の多結
晶シリコン表面に酸化膜13(厚さ500人)、NPN
バイポーラトランジスタ形成部に酸化膜13′ (厚さ
500人)を形成する。向、ゲート電極11’、11“
が金属系1体の楊せ、酸化工程の代シにCVD欲による
酸化膜を被着させてもよい。
(FIG. 2(b)) The polycrystalline silicon layer 11 is etched by a known photoetching method to form the gate 'ii:fill' of the PN10S transistor and the gate electrode 11'' of the NMOS transistor. Apply the process,
Oxide film 13 (thickness: 500 mm), NPN on the polycrystalline silicon surface of gate electrodes ii', ii" of MOS transistors
An oxide film 13' (500 mm thick) is formed in the bipolar transistor formation area. direction, gate electrodes 11', 11"
Alternatively, an oxide film may be deposited by CVD instead of a metal-based oxidation process.

(第2図(C)) ホトレジスト膜8をマスクにして、NPNノζイボーラ
トランジスタのベース領域lO形成のためにほう素9の
イオン打込みを行なう(エネルギー80keV、打込4
712 X 10”/ctrl)。
(FIG. 2(C)) Using the photoresist film 8 as a mask, ion implantation of boron 9 is performed to form the base region IO of the NPN ζ Ibora transistor (energy 80 keV, implantation 4
712 x 10”/ctrl).

(巣2図(d)) ホトレジスト膜8を除去した後、再びホトレジスト膜(
図示せず)を設けて、公知のホトエツチングによってゲ
ート酸化膜13′にN P N ”イポーラトランジス
タのエミッタ領域を形成するだめの窓12を開けた後、
NPNバイポーラトランジスタのエミッタ電極となる厚
さ約1500人の多結晶シリコン層1.9を公知の方法
で積層する。この多結晶シリコン層19の抵抗は80Ω
・sqであシ、厚さが多結晶シリコン層11より薄いの
で、多結晶シリコン層11よシ抵抗は大きくなる。
(Figure 2 (d) of nest) After removing the photoresist film 8, the photoresist film (
(not shown), and a window 12 for forming the emitter region of the N P N "polar transistor is opened in the gate oxide film 13' by known photoetching.
A polycrystalline silicon layer 1.9 having a thickness of approximately 1500 nm is laminated by a known method to serve as the emitter electrode of the NPN bipolar transistor. The resistance of this polycrystalline silicon layer 19 is 80Ω
・Since the thickness is thinner than the polycrystalline silicon layer 11, the resistance becomes larger than that of the polycrystalline silicon layer 11.

(第2図(e)) 公知のエツチングによって、NMO8)ランジスタ形成
領域の多結晶シリコン層19及び酸化膜13を除去する
。次いで、ひ紫イオン打込み(エネルギーl Q k 
e V %打込irl X 1016/crl) f何
ない、NMOSトランジスタのソース、ドレイン領域と
エミッタ領域の多結晶シリコン層19“とにひ素イオン
が打込まれる。この後、熱処理(xoooC,30分)
を施し、NMO8)ランジスタのソース、ドレイン領域
16の形成と同時にエミッタ領域12′全形成する。
(FIG. 2(e)) The polycrystalline silicon layer 19 and oxide film 13 in the NMO8 transistor forming region are removed by known etching. Next, deep violet ion implantation (energy l Q k
e V % implantation irl )
The entire emitter region 12' is formed simultaneously with the formation of the source and drain regions 16 of the NMO8) transistor.

(第2図(f)) (f) ハ、公知のCVD法に、1)酸化It!17(
厚さ2000人)を形成し、ホトエンチング工程を施し
、NMOSトランジスタ部をマスクし、PMO8)ラン
ジスタ部の酸化膜、多結晶シリコン19を除去すると同
時にNPNバイポーラトランジスタ部のエミンタ領域り
2′上の多結晶電極1工”を、CVD法によって形成さ
れた酸化膜17“をマスクにして形成する。なお、CV
D法によって形成された酸化膜17の代りに、ホトレジ
スト膜(図示せず)のみで多結晶シリコンの加工を行な
っても良い。
(Fig. 2(f)) (f) C. In the known CVD method, 1) Oxidation It! 17(
A photo-etching process is performed to mask the NMOS transistor part, and the oxide film and polycrystalline silicon 19 in the PMO transistor part are removed. A crystal electrode 1'' is formed using an oxide film 17'' formed by the CVD method as a mask. In addition, CV
Instead of the oxide film 17 formed by method D, polycrystalline silicon may be processed using only a photoresist film (not shown).

続いて、はう素のイオン打込みを行ない(エネルギー1
00 k e V、打込31 x i O”/i;nL
熱処理(950r、20分)を施して、PMO8)ラン
ジスタのソース領域及びドレイン領域18、NPNバイ
ポーラトランジスタの外部ベース領域18“を形成する
。この外部ベース領域18“は、エミッターrt、極1
1 #/に対して自己整合方式で形成され、外部ベース
抵抗の低減効果が大きい。
Next, ion implantation of boron is performed (energy 1
00 k e V, implantation 31 x i O”/i;nL
A heat treatment (950r, 20 minutes) is performed to form the source and drain regions 18 of the PMO8) transistor and the external base region 18'' of the NPN bipolar transistor.
1 #/ by a self-alignment method, and has a large effect of reducing external base resistance.

以上、本発明の一実施例を述べたが、本発明の実施例効
果を、まとめると次の様になる。
An embodiment of the present invention has been described above, and the effects of the embodiment of the present invention can be summarized as follows.

■ NPNバイポーラトランジスタのエミッタ電極の厚
さは、CMO8)ランジスタのゲート電極の厚さに比べ
て薄くなるので、CMOSトランジスタのゲート電極1
1’、11“の抵抗は、NPNバイポーラトランジスタ
のエミンタ電g 11 ′の抵抗より小さくなる。
■ The thickness of the emitter electrode of an NPN bipolar transistor is thinner than that of the gate electrode of a CMOS transistor.
1' and 11'' are smaller than the resistance of the eminter voltage g 11 ' of the NPN bipolar transistor.

また、多結晶シリコンよシなるエミッタ電極lt//l
の厚さく約1500人)は多結晶シリコンよシなるゲー
ト電極11’、11“の厚さく約3500人)よシ薄い
ので、前述した様にひ素等のイオン打込み景を従来に比
べて少なくでき、イオン打込み時間を短縮できる。
In addition, an emitter electrode made of polycrystalline silicon lt//l
The thickness of the gate electrodes 11' and 11'', which are made of polycrystalline silicon (approximately 1500 mm), is thinner than that of the gate electrodes 11' and 11'' (approximately 3500 mm), so as mentioned above, the implantation of ions such as arsenic can be reduced compared to conventional methods. , ion implantation time can be shortened.

ゲート電極11’、11”形成後に別途エミッタ領域1
1#を形成することにより次の利点が生じる。
After forming gate electrodes 11' and 11'', separate emitter region 1 is formed.
By forming 1#, the following advantages arise.

@ ゲート酸化膜7が多結晶シリコン層11によって惜
われるため、ゲート酸化膜7の汚染や膜厚変化を生じる
ことはない(第2図(a))。
@ Since the gate oxide film 7 is covered by the polycrystalline silicon layer 11, there is no contamination or change in the thickness of the gate oxide film 7 (FIG. 2(a)).

θ MO8I−ランジスタのゲート電極11′。θ MO8I--gate electrode 11' of transistor.

11“とじて前述した様な金属系金属をも用いることが
できる。
11'', metals such as those mentioned above can also be used.

本実施例から得られる他の効果を次に列記する。Other effects obtained from this embodiment are listed below.

■ NPNバイポーラトランジスタの電流増幅率(hr
z)の制御が容易となる。これは、エミッタ領域12′
形成の熱処理(1000t?、30分)後の主な熱処理
は、PMOSトランジスタのソース領域18及びドレイ
ン領域18形成の熱処理のみであることによる。はう素
の拡散係数は、エミッタ領域12′の形成に用いている
ひ素の拡散係数に比べ1oooCで約2倍大きく、例え
ば、0.4μmの接合深さを得るのに、950C,20
分程度で十分であシ、先に10000,30分で形成し
たひ累の不純物分布に殆んど影響を与えない。
■ Current amplification factor of NPN bipolar transistor (hr
z) becomes easier to control. This is the emitter region 12'
This is because the main heat treatment after the formation heat treatment (1000 t?, 30 minutes) is only the heat treatment for forming the source region 18 and drain region 18 of the PMOS transistor. The diffusion coefficient of boron is about twice as large as that of arsenic used to form the emitter region 12' at 1 ooo C. For example, to obtain a junction depth of 0.4 μm, 950 C, 20
A heating time of about 10,000 minutes is sufficient and has almost no effect on the impurity distribution of the layer formed previously for 10,000 minutes.

■ NPNバイポーラトランジスタのエミッタ領域12
′を形成する際の不純物打込みとNMOSトランジスタ
のソース領域16及びドレイン領域16を形成する際の
不純物打込みとを共用でき、工程を簡略化できる(第2
図αD)。
■ Emitter region 12 of NPN bipolar transistor
It is possible to share the impurity implantation when forming the source region 16 and the drain region 16 of the NMOS transistor with the impurity implantation when forming the source region 16 and the drain region 16 of the NMOS transistor.
Figure αD).

θ PMO8)ランジスタのソース領域18及びドレイ
ン領域18形成のホトエツチングと、NPNバイポーラ
トランジスタのエミッタ電極i 1 ///形成のホト
エツチングを同一工程で行なえ、工程を簡略化できる(
第2図03))。
θ PMO8) Photoetching for forming the source region 18 and drain region 18 of the transistor and photoetching for forming the emitter electrode i 1 /// of the NPN bipolar transistor can be performed in the same process, simplifying the process (
Figure 2 03)).

■ PMOSトランジスタのソース領域18及びドレイ
ン領域18形成と、NPNバイポーラトランジスタの外
部ベース領域18“形成を同一の不純物導入工程で行な
え、工程を簡略化できる(第2図α滲)。
(2) The formation of the source region 18 and drain region 18 of the PMOS transistor and the formation of the external base region 18'' of the NPN bipolar transistor can be performed in the same impurity introduction step, thereby simplifying the process (see α in FIG. 2).

以上本発明の実施例に於いては、CMOSトランジスタ
とNPNバイポーラトランジスタとが同一半導体基板に
形成される半導体装置を例にとって説明したが、本発明
はこれに限定されることはなく、PMO8)ランジスタ
、NMO8)ランジスタ等の一般的なMID)ランジス
タと、PNPバイポーラトランジスタ、PNPNサイリ
スタ等の一般的なバイポーラ素子とが同一半導体基板に
形成される半導体装置に於いても適用できることは容易
に理解できるであろう。
In the above embodiments of the present invention, a semiconductor device in which a CMOS transistor and an NPN bipolar transistor are formed on the same semiconductor substrate has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. , NMO8) transistors, and general bipolar elements such as PNP bipolar transistors, PNPN thyristors, etc., can be applied to semiconductor devices formed on the same semiconductor substrate. Probably.

本発明は、これ等実施例に限定されることなく本発明の
思想の範囲内で種々の変形が可能である。
The present invention is not limited to these embodiments and can be modified in various ways within the scope of the idea of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べた様に本発明によれば、従来技術が有する上記
■〜■の、J、tmを解決する半導体装置及びその製造
方法を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a semiconductor device and a method for manufacturing the same that solves the above J and tm of the prior art.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来技術であるNPNバイポーラトランジスタ
と0MO8)ランジスタとが形成される半導体装置の主
要な工程を示す図及び概略断面図、第2図は本発明の一
実施例となるNPNバイポーラトランジスタと0MO8
)ランジスタとが形成される半導体装置の主要な工程を
示す図及び概略断面図である。
FIG. 1 is a diagram and a schematic cross-sectional view showing the main steps of a semiconductor device in which a conventional NPN bipolar transistor and an 0MO8) transistor are formed, and FIG. 2 is a diagram showing an NPN bipolar transistor according to an embodiment of the present invention 0MO8
2) are diagrams and a schematic cross-sectional view showing the main steps of a semiconductor device in which a transistor is formed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板の主表面に少なくともMIS)ランジス
タと、該MIS)ランジスタのゲート電極と同一材料か
らなる少なくとも一つの電極を有するバイポーラ素子と
が形成される半導体装置に於いて、上記MiS)ランジ
スタのゲート電極の厚さは、上記バイポーラ素子の少な
くとも一つの電極の厚さよシ厚いことを%徴とする半導
体装置。 2、特許請求の範囲第1項に於いて、上記バイポーラ素
子の!極のうち少なくとも一つと上記MISトランジス
タのゲート電極とは多結晶シリコンよシなることを特徴
とする半導体装置。 3、特許請求の範囲第1項に於いて、上記バイポーラ素
子はバイポーラトランジスタであることを%徴とする半
導体装置。 4、  特許請求の範囲第3項に於いて、上記バイポー
ラトランジスタの電極はエミンタ電極であることを特徴
とする半導体装置。 5、特許請求の範囲第1項に於いて、上記MISトラン
ジスタはCMO8ト)ンジスタであることを特徴とする
半導体装置。 6、半導体基板の主表面に少なくともMIS)ランジス
タと、多結晶シリコンからなる少なくとも一つの電極を
有するバイポーラ素子とが形成される半導体装置の製造
方法に於いて、少なくとも(1)上記半導体基板の主表
面にゲート酸化膜を形成する工程、 (2)少なくとも上記ゲート酸化膜上に第1の’rt極
層を積層する工程、 (3)  上記第1の電極層を選択的に除去して、上記
M I S I−ランジスタのゲート電極を形成する工
程、 (4)少なくとも上記ゲート電極の表面に酸化、膜を形
成する工程、 (51上記半導体基板の主表面に多結晶シリコンよシな
る第2の電極層を積層する工程、 (6)上記第2の電極層を選択的に除去して、上記バイ
ポーラ素子の少なくとも一つの1!極を形成する工程、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 7、特許請求の範囲第6項に於いて、上記第1の電極層
は多結晶シリコンよりなることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 8、特許請求の範囲第6項に於いて、上記第1の電極層
は、金属シリサイドまたはタングステン等の高融点金属
よりなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 9、特許請求の範囲第6項に於いて、上記バイポーラ素
子はバイポーラトランジスタであることを%[とする半
導体装置の製造方法。 io、 q+許請求の範囲第9項に於いて、上記バイポ
ーラトランジスタの電極はエミッタ電極であることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 11、特許請求の範囲第6項に於いて、上記MI8トラ
ンジスタはCMOB))ンジスタであることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. A semiconductor device in which at least an MIS transistor and a bipolar element having at least one electrode made of the same material as the gate electrode of the MIS transistor are formed on the main surface of a semiconductor substrate. , MiS) A semiconductor device characterized in that the gate electrode of the transistor is thicker than the thickness of at least one electrode of the bipolar element. 2. In claim 1, the above-mentioned bipolar element! A semiconductor device characterized in that at least one of the poles and the gate electrode of the MIS transistor are made of polycrystalline silicon. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the bipolar element is a bipolar transistor. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the electrode of the bipolar transistor is an eminter electrode. 5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the MIS transistor is a CMO8 transistor. 6. In a method for manufacturing a semiconductor device in which at least an MIS) transistor and a bipolar element having at least one electrode made of polycrystalline silicon are formed on the main surface of the semiconductor substrate, at least (1) the main surface of the semiconductor substrate is (2) forming a first 'rt electrode layer on at least the gate oxide film; (3) selectively removing the first electrode layer; a step of forming a gate electrode of an M I S I transistor; (4) a step of forming an oxidation film on at least the surface of the gate electrode; A semiconductor device comprising the following steps: (6) selectively removing the second electrode layer to form at least one 1! pole of the bipolar element. Manufacturing method. 7. A method for manufacturing a semiconductor device as set forth in claim 6, characterized in that the first electrode layer is made of polycrystalline silicon. 8. As set forth in claim 6 A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first electrode layer is made of metal silicide or a high melting point metal such as tungsten. 9. In claim 6, the bipolar element is a bipolar element. io, q+ Claim 9. The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the electrode of the bipolar transistor is an emitter electrode. 11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the MI8 transistor is a CMOB)) transistor.
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