JPS61287159A - Bi−CMOS半導体IC装置の製造方法 - Google Patents
Bi−CMOS半導体IC装置の製造方法Info
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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。
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)
この発明は、半導体集積回路、特に、ノ9イポーラトラ
ンジスタとMOS FETを併わせもつBL−CMOS
半導体IC装置の製造方法に関する。
ンジスタとMOS FETを併わせもつBL−CMOS
半導体IC装置の製造方法に関する。
(従来の技術)
従来、Bi−0MO8素子の製造方法に関し、1984
、秋季第45回応用物理学会学術講演会講演予稿集(W
a演番号416 ) r 17ン拡散の表面酸化膜依存
性」および昭和59′i度電子通信学会通信部門全国大
会講演論文集分冊I Part 90r Bi −CM
OSプロセスにおけるゲート酸化のバイポーラ素子への
影響」などの公知文献がある。
、秋季第45回応用物理学会学術講演会講演予稿集(W
a演番号416 ) r 17ン拡散の表面酸化膜依存
性」および昭和59′i度電子通信学会通信部門全国大
会講演論文集分冊I Part 90r Bi −CM
OSプロセスにおけるゲート酸化のバイポーラ素子への
影響」などの公知文献がある。
第5図はNPN )ランジスタのエミッタおよびペース
部分の理想的な断面図であシ、第6図および第7図は従
来の実際の半導体装置におけるNPNトランジスタのエ
ミッタおよびペース部分の断面図である。
部分の理想的な断面図であシ、第6図および第7図は従
来の実際の半導体装置におけるNPNトランジスタのエ
ミッタおよびペース部分の断面図である。
この第5図ないし第7因において、比抵抗10〜20Ω
・m程度のP型基板(図示せず)に、既知の選択拡散技
術でN埋込層を形成した後に、このP型基板表面にN型
エピタキシャル層10を形成する。
・m程度のP型基板(図示せず)に、既知の選択拡散技
術でN埋込層を形成した後に、このP型基板表面にN型
エピタキシャル層10を形成する。
このN型エピタキシャル層10にペース5′ヲ形成し、
このペース5′にエミッタ6′を形成している。
このペース5′にエミッタ6′を形成している。
次いで、厚い酸化@20を形成後にペース5′およびエ
ミッタ6′にコンタクト孔を開孔している。
ミッタ6′にコンタクト孔を開孔している。
(発明が解決しようとする問題点)
この場合、厚い酸化膜20の形成後に一回のホトリソ工
程(コンタクト工程)で開孔部を形成すると、エツチン
グ時に横方向にもエツチングされるので、開孔部の寸法
精度が悪化する。
程(コンタクト工程)で開孔部を形成すると、エツチン
グ時に横方向にもエツチングされるので、開孔部の寸法
精度が悪化する。
したがって、この開孔部を厚い酸化膜を形成した直後と
薄い5ill膜(ゲート酸化膜)を形成した後の2回の
工程で開孔する必要がある。
薄い5ill膜(ゲート酸化膜)を形成した後の2回の
工程で開孔する必要がある。
しかし、上記従来の製造方法では、一度上記;ンタク・
ト孔をあけてから酸化を行うので、第6図に示すように
エミッタ6′の一部が開孔部の酸化の影響で増速拡散と
なシ、開孔部のエミッターペース接合が他の領域のエミ
ッターペース接合よシ深くなったシ、または第7図に示
すようにエミッタ6′から表面酸化膜中に取シ込まれた
リンがシリコンへ再拡散することで、表面酸化膜下のエ
ミッターペース接合が開孔部のエミッターペース接合よ
シ深くなったシする。このような深さが一定でない接合
面を有する構造はトランジスタの耐圧劣化やhFB制御
性の悪化の原因となる。
ト孔をあけてから酸化を行うので、第6図に示すように
エミッタ6′の一部が開孔部の酸化の影響で増速拡散と
なシ、開孔部のエミッターペース接合が他の領域のエミ
ッターペース接合よシ深くなったシ、または第7図に示
すようにエミッタ6′から表面酸化膜中に取シ込まれた
リンがシリコンへ再拡散することで、表面酸化膜下のエ
ミッターペース接合が開孔部のエミッターペース接合よ
シ深くなったシする。このような深さが一定でない接合
面を有する構造はトランジスタの耐圧劣化やhFB制御
性の悪化の原因となる。
この発明は、前記従来技術がもっている問題点のうち、
開孔部の寸法精度が悪化する点と、耐圧劣化やhFB制
御性が悪化する点を同時に解決するBl−CMOS半導
体IC装置の製造方法を提供するものである。
開孔部の寸法精度が悪化する点と、耐圧劣化やhFB制
御性が悪化する点を同時に解決するBl−CMOS半導
体IC装置の製造方法を提供するものである。
(問題点を解決するための手段)
この発明は、Bi−CMOS半導体IC装置の製造方法
において、基板上に形成したエピタキシャル層に分離領
域およびウェル層を形成し、酸化膜をマスクにしてPM
O8のソース・ドレインとバイポーラトランジスタのペ
ースを同時に形成した後にリン拡散でNMOSのソース
・ドレインおよびバイポーラトランジスタのエミッタと
コレクタを同時に形成するとともに特許請求の範囲で記
した条件で表面に酸化膜を形成する工程とを導入したも
のである。
において、基板上に形成したエピタキシャル層に分離領
域およびウェル層を形成し、酸化膜をマスクにしてPM
O8のソース・ドレインとバイポーラトランジスタのペ
ースを同時に形成した後にリン拡散でNMOSのソース
・ドレインおよびバイポーラトランジスタのエミッタと
コレクタを同時に形成するとともに特許請求の範囲で記
した条件で表面に酸化膜を形成する工程とを導入したも
のである。
(作 用)
この発明によれば、Bi−CMOS半導体IC装置の製
造方法において、以上のような工程を導入したので、「
酸化によるリンの増速拡散」と「シリコン中から表面酸
化膜へ拡散したリンのシリコンへの再拡散」との両物理
現象の接合深さに与える影響が同レベルにな夛、酸化工
程(ゲート酸化工程)前に開孔されたコンタクト孔の形
状にかかわらず平坦な接合が得られる。したがって、前
記問題点を除去できる。
造方法において、以上のような工程を導入したので、「
酸化によるリンの増速拡散」と「シリコン中から表面酸
化膜へ拡散したリンのシリコンへの再拡散」との両物理
現象の接合深さに与える影響が同レベルにな夛、酸化工
程(ゲート酸化工程)前に開孔されたコンタクト孔の形
状にかかわらず平坦な接合が得られる。したがって、前
記問題点を除去できる。
(実施例)
以下、この発明のBi−CMOS半導体IC装置の一実
施例について図面に基づき説明する。第1図(a)ない
し第1図(e)はその一実施例の工程説明図である。
施例について図面に基づき説明する。第1図(a)ない
し第1図(e)はその一実施例の工程説明図である。
まず、第1図(a) K示すように、比抵抗10〜2゜
Ω−傭程度のP型<100>基板1に既知の選択拡散技
術でsbを拡散して、埋込みN+領域2を形成する。
Ω−傭程度のP型<100>基板1に既知の選択拡散技
術でsbを拡散して、埋込みN+領域2を形成する。
次に、このP型<100>基板lの表面に比抵抗5Ω−
備程度のN型エピタキシャル層を約10μm形成した後
、P分離領域3には、ゾロンを拡散し、P−ウェル領域
4にはゾロンイオンをインプランテーションでP−ノす
る。
備程度のN型エピタキシャル層を約10μm形成した後
、P分離領域3には、ゾロンを拡散し、P−ウェル領域
4にはゾロンイオンをインプランテーションでP−ノす
る。
この場合の戸分離領域3の拡散条件は10Ω/口程度で
あシ、P″″ウェル領域4のボロンのインプランテーシ
ョン条件は約I X 10”cryt−2である。
あシ、P″″ウェル領域4のボロンのインプランテーシ
ョン条件は約I X 10”cryt−2である。
次に、この基板に1200℃、約9時間の熱処理を加え
ることKよシ、P+分離領域3をP型<100>基板1
に到達させるとともに、十分な深さのP″″ウェル領域
4を形成する。
ることKよシ、P+分離領域3をP型<100>基板1
に到達させるとともに、十分な深さのP″″ウェル領域
4を形成する。
このとき、表面に約500OAの酸化膜20が形成され
る。この酸化膜20をマスクにして、第1図(ト)〕K
示すように、PMO8100のソース・ドレイン5とノ
々イボーラトランジスタ300のペース5′を同時に形
成する。
る。この酸化膜20をマスクにして、第1図(ト)〕K
示すように、PMO8100のソース・ドレイン5とノ
々イボーラトランジスタ300のペース5′を同時に形
成する。
続いて、リン拡散でNMOS200のソース・ドレイン
6とバイポーラトランジスタ300のエミッタ6′を同
時に形成する。この場合、比抵抗120勺のN+デポジ
ションを行い、次いで、ウェットO雪雲囲気で30分P
ライブインを行う。
6とバイポーラトランジスタ300のエミッタ6′を同
時に形成する。この場合、比抵抗120勺のN+デポジ
ションを行い、次いで、ウェットO雪雲囲気で30分P
ライブインを行う。
この場合のコンタクト部の接合深さaとその他の領域の
接合深さbのドライブイン温度との関係を示したのが第
2図である。
接合深さbのドライブイン温度との関係を示したのが第
2図である。
こ(7)82図におイテ、8はP型(100>基板、9
はドライブイン工程で基板表面に形成された酸化膜、1
0はコンタクト領域に開孔された窓、11はリンが拡散
されている領域である。
はドライブイン工程で基板表面に形成された酸化膜、1
0はコンタクト領域に開孔された窓、11はリンが拡散
されている領域である。
この第2図において、接合深さxj とドライブイン温
度Tとの関係は、Pライブイン温度T≧940℃のとき
、続く酸化工程(ゲート酸化膜形成工程)において、窓
部が酸化による増速拡散となるので、a ) bとなる
。
度Tとの関係は、Pライブイン温度T≧940℃のとき
、続く酸化工程(ゲート酸化膜形成工程)において、窓
部が酸化による増速拡散となるので、a ) bとなる
。
また、ドライブイン温度T< 940℃のとき、続く酸
化工程において、窓以外の領域では、表面酸化膜に取シ
込まれたリンがシリコン中に再び拡散するので、b)a
となる。
化工程において、窓以外の領域では、表面酸化膜に取シ
込まれたリンがシリコン中に再び拡散するので、b)a
となる。
これよシ、ドライブイン温度T#940℃とすれば、「
酸化によるリンの増速拡散」と「シリコン中から表面酸
化膜へ拡散したリンのシリコンへの再拡散」との両物理
現象の接合深さに与える影響が同じレベルになシ、酸化
工程前にコンタクト孔をあけた場合でも平坦な接合が得
られることがわかる。
酸化によるリンの増速拡散」と「シリコン中から表面酸
化膜へ拡散したリンのシリコンへの再拡散」との両物理
現象の接合深さに与える影響が同じレベルになシ、酸化
工程前にコンタクト孔をあけた場合でも平坦な接合が得
られることがわかる。
なお、添付の参考図の写真1はドライブイン温度を90
0℃とした場合の写真であシ、上部が表面を撮影し、下
部か断面を撮影した場合であシ、窓部の接合は他の領域
の接合に比べて小さくなっていることがわかる。
0℃とした場合の写真であシ、上部が表面を撮影し、下
部か断面を撮影した場合であシ、窓部の接合は他の領域
の接合に比べて小さくなっていることがわかる。
また、写真2は、ドライブインm度を950°とし几場
合であシ、写真2では、写真1にみられ友接合面の段差
は生じていない。
合であシ、写真2では、写真1にみられ友接合面の段差
は生じていない。
ここで、説明を再度第1図(b)の工程に戻す。上述の
よりに、リン拡散でNMOS200のソースドレイン6
’t−P−ウエル領域4に形成すると同時に、バイポー
ラトランジスタ300のエミッタ6′全ペース5′の領
域に形成するとともに、N型エピタキシャル層にコレク
タ;ンタクト領域6“を同時に形成する。
よりに、リン拡散でNMOS200のソースドレイン6
’t−P−ウエル領域4に形成すると同時に、バイポー
ラトランジスタ300のエミッタ6′全ペース5′の領
域に形成するとともに、N型エピタキシャル層にコレク
タ;ンタクト領域6“を同時に形成する。
次に、第1図(c)に示すよりに、基板表面の酸化膜2
0にはコンタクト孔t−Sける工程で同時にMO8F’
ETのr−ト領域の表面の酸化膜20を除去する。
0にはコンタクト孔t−Sける工程で同時にMO8F’
ETのr−ト領域の表面の酸化膜20を除去する。
次K、この基板に約1000℃100分根度の酸化をド
ライO1雰吐気で行って、前記開孔部に約1000人の
ダート酸化膜30を形成する(第1図(d))。
ライO1雰吐気で行って、前記開孔部に約1000人の
ダート酸化膜30を形成する(第1図(d))。
次に、再度コンタクト孔を開孔して、第1図(e)に示
すように、このフンタクト孔にアルミニウムなどの金属
7を蒸着およびホトリンすることによシ、図示のごとき
構造のBi−0MO8素子が形成される。
すように、このフンタクト孔にアルミニウムなどの金属
7を蒸着およびホトリンすることによシ、図示のごとき
構造のBi−0MO8素子が形成される。
なお、コンタクト孔をおける工程をP−1酸化膜を形成
する工程の前後で2回行うのは、微小寸法で精度がよく
、形状のなめらかなコンタクト孔をあけることにある。
する工程の前後で2回行うのは、微小寸法で精度がよく
、形状のなめらかなコンタクト孔をあけることにある。
すなわち、ダート酸化膜30全形成しt後に、一度のコ
ンタクトホトリソ工程で開孔すると、5ooo〜600
0Aの酸化膜にコンタクト孔を形成することになるので
、微小寸法の孔をあけ友)、正確な位置に精度よく開孔
することが困難になる。
ンタクトホトリソ工程で開孔すると、5ooo〜600
0Aの酸化膜にコンタクト孔を形成することになるので
、微小寸法の孔をあけ友)、正確な位置に精度よく開孔
することが困難になる。
また、このとき、R−I−E (Reactive J
on Etching )のような異方性エツチングを
行うと、ある程度微小寸法の孔を精度よく開孔できるが
、孔の形状が急峻とな9、オーミック特性のよいコンタ
クト金得ることができない。
on Etching )のような異方性エツチングを
行うと、ある程度微小寸法の孔を精度よく開孔できるが
、孔の形状が急峻とな9、オーミック特性のよいコンタ
クト金得ることができない。
(発明の効果)
以上詳細に説明し友ようにこの発明によれば、「酸化に
よるリンの増速拡散」と「シリコン中から表面酸化膜へ
拡散したリンのシリコンへの再拡散」との両物理現象の
接合深さに与える影響が同レベルになる条件を選ぶこと
によシ、酸化工程前にコンタクト孔をあけ九場合でも平
坦な接合が得られる。
よるリンの増速拡散」と「シリコン中から表面酸化膜へ
拡散したリンのシリコンへの再拡散」との両物理現象の
接合深さに与える影響が同レベルになる条件を選ぶこと
によシ、酸化工程前にコンタクト孔をあけ九場合でも平
坦な接合が得られる。
したがって、酸化工程前にコンタクト孔をあける必要の
あるBi −0MO8製造工程において特に有効でアシ
、これにより、平坦なエミツターペース接合が得られ、
Bi−0MO8素子中のパイポー2トランジスタはhn
ばらつきが少なく、耐圧の高いものとなる。
あるBi −0MO8製造工程において特に有効でアシ
、これにより、平坦なエミツターペース接合が得られ、
Bi−0MO8素子中のパイポー2トランジスタはhn
ばらつきが少なく、耐圧の高いものとなる。
lx1図(荀ないし第1図(e)はこの発明のBi −
CMOS半導体IC装置の製造方法の一実施例の工程説
明図、第2図は同上Bi−CMOS半導体IC装置の製
造方法?説明するためのコンタクト領域の接合深さとそ
の他の領域の接合深さのドライツイン温度との関係を示
す図、第3図は同上Bi−CMOS半導体IC装置の製
造方法におけるドライツイン温度900℃の場合の窓部
の接合の状態を撮影して示す写真、!4図は同上Bi−
CMOS半導体IC装置の製造方法におけるドライブイ
ン塩[950℃の場合の接合面を撮影して示す写真、第
5図はNPNトランジスタのエミッタおよびベース部分
の理想とする断面図、第6図および第7図はそれぞれ従
来のNPN)?ンジスタのエミッタおよびベース部の断
面図である。 1・・・P型(100)基板、2・・・埋込みN+領領
域3・・・P十分離領域、4・・・P−ウェル領域、5
,6・・・ソースドレイン、5′・・・ベース、6′・
・・エミッタ、6“・・・コレクタコンタクト領域、7
・・・金属、20・・・酸化膜、30・P−)酸化膜、
100−PMO8,200−・・NMOS,300・・
・バイポーラトランジスタ。 特許出願人 沖電気工業株式会社 !00: pHtrs 5: ソース ト”レイン 5′:へ−ス 第1図 so:r−トg’x <t Ill タフイン”インikg T (”C)不七ト叩ICB
I76h−フィ7゛イン月1にり1オiイトヲ?;^R
JMi牡xi7目第2図 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 特願昭60−127234号 2、発明の名称 Bi−CMO5半導体IC装置の製造方法3 補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 (029)沖電気工業株式会社 5、補正命令の日付 昭和60年9月24日(発送日)
6、補正の対象 (1)明細書2頁14行及び19行の「第5図」を「第
3図」と訂正する。 (2)同2頁15行及び3頁17行「第6図」を。 「第4図」と訂正する。 (3)同2頁15行、19行及び4頁第1行「第7図」
を「第5図」と訂正する。 (4)同8頁8行〜15行「なお・・・・・・生じてい
ない。 を削除する。 (5)同11頁10行〜15行「第3図は・・・・・・
示す写真、」を削除する。 (6)同11頁15行「第5図」を「第3図」と訂正す
る。 (7)同11頁17行「第6図および第7図」を「第4
図および第5図」と訂正する。 (8)図面中筒3図及び第4図を削除する。 (9)図面中、第5図〜第7図の図番を別紙朱書の如く
夫々第3図〜第5図と訂正する。
CMOS半導体IC装置の製造方法の一実施例の工程説
明図、第2図は同上Bi−CMOS半導体IC装置の製
造方法?説明するためのコンタクト領域の接合深さとそ
の他の領域の接合深さのドライツイン温度との関係を示
す図、第3図は同上Bi−CMOS半導体IC装置の製
造方法におけるドライツイン温度900℃の場合の窓部
の接合の状態を撮影して示す写真、!4図は同上Bi−
CMOS半導体IC装置の製造方法におけるドライブイ
ン塩[950℃の場合の接合面を撮影して示す写真、第
5図はNPNトランジスタのエミッタおよびベース部分
の理想とする断面図、第6図および第7図はそれぞれ従
来のNPN)?ンジスタのエミッタおよびベース部の断
面図である。 1・・・P型(100)基板、2・・・埋込みN+領領
域3・・・P十分離領域、4・・・P−ウェル領域、5
,6・・・ソースドレイン、5′・・・ベース、6′・
・・エミッタ、6“・・・コレクタコンタクト領域、7
・・・金属、20・・・酸化膜、30・P−)酸化膜、
100−PMO8,200−・・NMOS,300・・
・バイポーラトランジスタ。 特許出願人 沖電気工業株式会社 !00: pHtrs 5: ソース ト”レイン 5′:へ−ス 第1図 so:r−トg’x <t Ill タフイン”インikg T (”C)不七ト叩ICB
I76h−フィ7゛イン月1にり1オiイトヲ?;^R
JMi牡xi7目第2図 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 特願昭60−127234号 2、発明の名称 Bi−CMO5半導体IC装置の製造方法3 補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 (029)沖電気工業株式会社 5、補正命令の日付 昭和60年9月24日(発送日)
6、補正の対象 (1)明細書2頁14行及び19行の「第5図」を「第
3図」と訂正する。 (2)同2頁15行及び3頁17行「第6図」を。 「第4図」と訂正する。 (3)同2頁15行、19行及び4頁第1行「第7図」
を「第5図」と訂正する。 (4)同8頁8行〜15行「なお・・・・・・生じてい
ない。 を削除する。 (5)同11頁10行〜15行「第3図は・・・・・・
示す写真、」を削除する。 (6)同11頁15行「第5図」を「第3図」と訂正す
る。 (7)同11頁17行「第6図および第7図」を「第4
図および第5図」と訂正する。 (8)図面中筒3図及び第4図を削除する。 (9)図面中、第5図〜第7図の図番を別紙朱書の如く
夫々第3図〜第5図と訂正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 バイポーラトランジスタとMOSFETが同一の半導体
基板に混在するBi−CMOS半導体装置の製造方法に
おいて、 (a)バイポーラトランジスタのエミッタとNMOSの
ソース・ドレイン領域に900℃以上1000℃以下の
温度でリンを拡散する工程と、 (b)ウェットO_2雰囲気中で940℃±20℃の温
度で半導体基板表面を酸化して酸化膜を形成する工程と
、 (c)この酸化膜のうちMOSFETのゲート領域を含
む任意領域の酸化膜を除去する工程と、 (d)950℃以上の温度で半導体基板表面の酸化を行
つてMOSFETのゲート酸化膜を形成する工程と、 よりなることを特徴とするBi−CMOS半導体ICの
製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60127234A JPS61287159A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Bi−CMOS半導体IC装置の製造方法 |
US07/079,804 US4806499A (en) | 1985-06-13 | 1987-07-31 | Method of manufacturing Bi-CMOS semiconductor IC devices using dopant rediffusion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60127234A JPS61287159A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Bi−CMOS半導体IC装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPS61287159A true JPS61287159A (ja) | 1986-12-17 |
Family
ID=14955038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60127234A Pending JPS61287159A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Bi−CMOS半導体IC装置の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4806499A (ja) |
JP (1) | JPS61287159A (ja) |
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1985
- 1985-06-13 JP JP60127234A patent/JPS61287159A/ja active Pending
-
1987
- 1987-07-31 US US07/079,804 patent/US4806499A/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
US4806499A (en) | 1989-02-21 |
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