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

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JPS61287159A
JPS61287159A JP60127234A JP12723485A JPS61287159A JP S61287159 A JPS61287159 A JP S61287159A JP 60127234 A JP60127234 A JP 60127234A JP 12723485 A JP12723485 A JP 12723485A JP S61287159 A JPS61287159 A JP S61287159A
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diffusion
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衛 篠原
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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) 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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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。
(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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

  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。
JP60127234A 1985-06-13 1985-06-13 Bi−CMOS半導体IC装置の製造方法 Pending JPS61287159A (ja)

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