JPS59189667A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS59189667A
JPS59189667A JP58065057A JP6505783A JPS59189667A JP S59189667 A JPS59189667 A JP S59189667A JP 58065057 A JP58065057 A JP 58065057A JP 6505783 A JP6505783 A JP 6505783A JP S59189667 A JPS59189667 A JP S59189667A
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JP
Japan
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substrate
layer
region
epitaxial layer
transistor
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JP58065057A
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English (en)
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Kazuo Sato
和夫 佐藤
Keiichiro Shimizu
啓一郎 清水
Minoru Nakamura
穣 中村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8248Combination of bipolar and field-effect technology
    • H01L21/8249Bipolar and MOS technology

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、Bi−C,M
O3半導体装置の高集積化と、高性能化をはかることが
できる製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点 LSI技術の進歩に伴い、半導体集積回路の高性能化、
高機能化が進む中で、同一チップ上にアナログ機能とデ
ジタル機能を共存させる複合デバイスが注目されつつあ
る。こうした回路機能の要求を実現させる1つの技術が
、バイポーラ素子とCMOSデバイスと同一基板上に同
時に集積する\、 B i −CMOS技術である。このBi−0MO3技
術は、CM OS集積回路の低消費電力、高集積化、高
速化と、バイポーラ集積回路の電流駆動能力、アナログ
量の高精度処理能力などの両者の特徴を生かすことがで
きるものである。
近年、システムの規模が犬きくなるに伴ない、B i 
−CMOS半導体装置においても、高集積化の要求が高
寸りつつあり、こうした要求を実現するためには、CM
O3回路部及びバイポーラ回路部の寸法微細化か必要と
なってきた。しかしながら従来のB i −CMOS半
導体装置は、エピタキシャル層の厚みが10/1m程度
であり、バイポーラ回路部の集積度はあ捷り上がらない
という欠点を有していた。又、CM OS回路部におい
てもゲート電極に、従来At電極を用いておし、C瓦O
8回路部の集積度にも、ある程度の限界があった。
さらに、Clvics回路は、寸法微細化とともに、ラ
ッチアップ現象が起こりやすくなり、従来。
C1vi OS集積回路においては、ラッチアップの防
止策としてガートバンドを設ける方法が用いられている
。これは横方向の寄生サイリスタがオンするのを防ごう
とするものであるが、微細化が進み、バイポーラ回路部
の集積度を上げるためエピタキシャル層を薄くしてくる
と、CM OS回路部の縦方向の寄生サイリスタがオン
しやすくなり、これを防止することが必要となってくる
。従って、B1−CMO8半導体装置の高集積化、高性
能化には、エピタキシャル層を薄くすると同時に、ラッ
チアップに対する対策が必要となってくる。
発明の目的 本発明は、こうした問題に鑑み、高集積化、高性能化を
はかり、・又ラッチアップの低減化をはかることのでき
る半導体装置の製造方法を提供することにある。
゛発明の構成 本発明は、エピタキシャル層を基板と同導電型の拡散領
域によって基板と導通させ、島状に分離する工程におい
て、エピタキシャル成長をする前に、あらかじめ基板と
導通すべき領域に、基板と同導電型の埋め込み層を形成
させておくことを特徴としており、この方法により、エ
ピタキシャル層の土からの分離拡散を浅い拡散で行なう
ことができ、横方向の拡散が抑えられ、バイポーラ素子
の高集積化が可能となる。
又、本発明は、基板と同導電型の1viOSトランジス
タの下に、基板と反対導電型の埋め込み拡散層を形成す
ることにより、寄生トランジスタのベース領域の不純物
濃度を高くすることができ、ラッチアップの低減化をは
かることができる。
さらに、本発明は、MOS)ランジスタのゲート・ドレ
イン・ソース領域となるトランジスタ活性領域、及びバ
イポーラトランジスタのベース領域、コレクタコンタク
ト領域となる部分を、選択酸化法を用いる酸化膜分離に
より形成し、加えて、本発明はMOS)ランジスタのソ
ースおよびドレイン、バイポーラトランジスタのベース
およびコレクタコンタクトを、ポリシリコンおよび選択
酸化法により形成した二酸化シリコン膜をマスクに用い
た自己整合法によって形成させるものである。
実施例の説明 以下、本発明の具体的な実施例を図面を用いて説明する
基板1にn+埋め込み層2と、p+埋め込み層3を通常
の酸化膜をマスクとした不純物拡散技術により形成する
。n+埋め込み層2ば、バイポーラトランジスタのコレ
クタ領域の埋め込み領域だけでなく、pチャネルMO8
)ランジスタ下になる領域にも、n+埋め込み層2を形
成する。又、p+埋め込み層3は、後述のエピタキシャ
ル層をp型の拡散層によって基板と導通させ分離する領
域にあらかじめ形成させておく。
次イで、基板1上にジクロルシラン (S IH2CZ 2 )の熱分解によるエピタキシャ
ル成長法により、N型のエピタキシャル層4を成長させ
る。
次に第1図すに示すように、エピタキシャル層4に深い
p型の拡散層5を、基板と導通させる領常の不純物拡散
技術により、p+埋め込み層3とオーハラツブするまで
拡散し、エピタキシャル層4を島状に分離する。本実施
例では、エピタキシャル層4の厚みは約6μmで、p型
の深い拡散層5の深さは3μm程度である。p+埋め込
み拡散層3が無い場合には、p型の深い拡散層6は、本
実施例より2倍程度深い6μm程度の拡散深さ捷で拡散
する必要かあシ、従って横方向の拡散層がりも2倍程度
となり、集積度は悪くなる。
次に、図すに示すように、二酸化ノリコン膜6を500
八程度形成し、さらに窒化/リコン膜7を1000人程
度形成したのち、MOSトランジスタのゲー!・・ソー
ス・トレインとなりうるトランジスタ活性領域と、バイ
ポーラトランジスタのベース領域、コレクタコンタクト
領域となりうる領域以外の部分を、公知のフォトエツチ
ング技術でエツチングを行なう。
次に、図Cに示すように、通常の熱酸化法により、フィ
ールド酸化膜8を0.8虜程度形成する。
次に窒化シリコン成子とその直下の二酸化シリコン膜6
を順次エツチングした後、500−700八程度のゲー
ト酸化膜9を熱酸化法により形成する。
次いで、図dに示すように、全面にポリシリコン膜を約
4000人程度形成させ、その後、MOSトランジスタ
のゲートとなりうる部分のみのポリシリコンを残すよう
に、公知の7オトエノチングによりパターンニングし、
ゲート電極1oを形成する。
さらに、ゲート電極1Qとフィールド酸化膜8及びフォ
トレジストをマスクドしてボロンを打ち込み、pチャネ
ルMO3)ランジスタのソース11、ドレイン12.バ
イポーラトランジスタのベース13を形成する。
次いで、図eに示すように、ゲート電極10とフィール
ド酸化膜8及びフォトレジストをマスクとして、ヒ素を
選択的に打ち込み、NチャネルMO3)ランジスタのソ
ース14、ドレイン15、バイポーラトランジスタのエ
ミッタ16、コレクタコンタクト17を形成する。
次いで、第1図fに示すように公知の気相成長法により
、二酸化シリコン膜18を全面に被着した後、ソース・
ドレインの押し込みと、二酸化シリコン膜18のち密化
のために、N2雰囲気中、約1000℃の熱処理を行な
う。
最後に、ソース、ドレイン領域11.12゜14.15
および、ベース、エミッタ、コレクタコンタクト領域1
3,16.17に電極を設けるために二酸化/リコン膜
18をエツチングし、コンタクト孔を開孔し、アルミニ
ウム電極19を形成して、第1図fに示すようなり i
 −CMOS半導体装置を作製することができる。
以上の如くして得られたBi−CMO8半導体装置は、
エピタキシャル層を基板と同導電型の拡散層により分離
する際、あらかじめ分離すべき領域に埋め込み層を形成
しているため、エピタキシャル層の上からの分離拡散深
さを浅くすることができ、横方向の拡散が抑えられ、特
にバイポーラ部の集積度を向上させることが可能となっ
た。
又、本発明ではMO3)ランジスタのソースおよびコレ
クタコンタクトをポリシリコンおよび選択酸化法により
形成した二酸化シリコン膜をマスクにもちいた自己整合
法によって形成しているため、B 1−C1vfO8の
高集積化、高性能化が可能となった。
第2図は、本発明の製造方法によって作製したB1−C
1■OS半導体装置のCMO3回路部の寄生トランジス
タの等価回路を示したものである。
図において、20は寄生ii P N )ランジスタ、
21は寄生N P N トランジスタのベース・エミッ
タ間抵抗、22は寄生PNP トランジスタ、23は寄
生PNPトランジスタのベース・エミッタ間抵抗を示す
。エピタキシャル層の厚さを薄くすると、第2図の寄生
PNP )ランジスタ22及び、寄生N’ P N ト
ランジスタ2oのベース幅が小さく、なるため、寄生ト
ランジスタのhfe  が大きくなり、ラッテアップを
起こしやすくなる。
しかしながら、本発明の製造方法では、pチャネルMO
Sトランジスタの下にn+の埋め込み層、゛Nチャネル
MMOS )ランジスタの下にp+埋め込み層を形成し
ており、寄生NPNトランジスタ20、寄生PNP)ラ
ンラスタ210ベース領域は共に不純物濃度が高くなり
、それゆえ寄生トランジスタのhfe  は低く抑えら
れている。
さらに、n+埋め込み層は、寄生PNP )ランジスタ
のベース、エミッタ間抵抗23を下げ、寄生PNP ト
ランジスタ22をオンしに<<シている。同様に、p+
埋め込み層は、寄生N P N’ )うンジスタのベー
ス・エミッタ間抵抗21を下げ、寄生NPN トランジ
スタ20をオンしにくクシている。このように、本発明
の製造方法によれは、寄生トランジスタのhfe  が
小さくなり、又、ベース、エミッタ間の抵抗を小さくし
、寄生サイリスタをオンしにくくでき、ラッチアップの
低減をはかることができだ。
発明の効果 以上のように、本発明はB i −CMOS半導体装置
の製造方法において、エピタキシャル層を基板と同導電
型の拡散領域によって基板と導通させ島状に分離する工
程において、エピタキシャル成長をする前に、あらかじ
め基板と導通すべき領域に、基板と同導電型の埋め込み
層を形成させておくことにより、エピタキシャル層の上
からの分離拡散を浅くでき、バイポーラ素子の高集積化
が可能となり、さらにMOSトランジスタのソースおよ
びドレイン、バイポーラトランジスタのベースおよびコ
レクタコンタクトを、ポリシリコンおよび選択酸化法に
より形成した二酸化シリコン膜をマスクに用いた自己整
合法によって形成させることにより、B i −CMO
S素子の高性能化、高集積化を可能とし、さらにB i
 −CMOS半導体装置の製造方法において、基板と同
導電型のji/i 0 Sトランジスタの下に、基板と
反対導電型の埋め込み拡散層を形成することにより、ラ
ッチアップ現象を著しく低減させることができ、B i
 −CMO3半導体装置の高性能化に大きく寄与するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図a −fは本発明の製造方法の一実施例を説明す
るための工程断面図、第2図は、本発明の   ′効果
を説明するための図である。 1・・・・p型基板、2・・・・・n+埋め込み層、3
・・p 埋め込み層、4・・・・N型エピタキシャル層
、5・・・・・・p型の深い拡散層、6・・・・・二酸
化ンリコン膜、7・・・・・窒化シリコン膜、8・・・
・・フィールド酸化膜、9・・・・・・ゲート酸化膜、
1o・・・・・ゲート電極、11.12・・・・・・ソ
ース及びドレイン、13・・・・ベース、14.15・
・・・・・ソース及ヒトレイン、163 ・・エミッタ、17・・・・・コレクタコンタクト、1
8・・・・・二酸化/リコン膜、19・・・ アルミニ
ウム電極、2o・・・寄生N’PNトランジスタ、21
・・・・・寄生N P N トランジスタのベース、エ
ミッタ間抵抗、22・・・・寄生PNP )ランジスタ
、23・・・・寄生PNP トランジスタのベース、エ
ミッタ間抵抗。 代理人の氏名 弁理士 甲 尾 敏 男 ほか1名第1
図           第1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型半導体基板の表面に、前記基板と同一導電型の
    第1.第2の埋め込み拡散領域を形成すると同時に、前
    記基板と反対導電型の第3の埋め込み拡散領域を形成す
    る工程と、前記基板上に前記基板と反対導電型のエピタ
    キシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層表
    面から前記第1、第2の埋め込み拡散領域に達する前記
    基板と同一導電型の第1.第2の分離領域を形成し、前
    記工□ビタキシャル層を第1.第2の分離エピタキシャ
    ル層に分離する工程と、前記第1の分離領域、前記第1
    の分離エピタキシャル層にそれぞれに前記基板と反対導
    電型、同一導電型のMOSトランジスタを形成すると同
    時に、前記第2の分離エピタキシャル層にバイポーラト
    ランジスタを形成する工程を含む半導体装置の製造方法
JP58065057A 1983-04-13 1983-04-13 半導体装置の製造方法 Pending JPS59189667A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6066852A (ja) * 1983-09-22 1985-04-17 Toshiba Corp 半導体集積回路装置およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6066852A (ja) * 1983-09-22 1985-04-17 Toshiba Corp 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH0554266B2 (ja) * 1983-09-22 1993-08-12 Tokyo Shibaura Electric Co

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