JPS62247558A - Monolithic integrated semiconductor device containing bipolar junction transistor,cmos and dmos transistor and diode with little leakage - Google Patents

Monolithic integrated semiconductor device containing bipolar junction transistor,cmos and dmos transistor and diode with little leakage

Info

Publication number
JPS62247558A
JPS62247558A JP2035387A JP2035387A JPS62247558A JP S62247558 A JPS62247558 A JP S62247558A JP 2035387 A JP2035387 A JP 2035387A JP 2035387 A JP2035387 A JP 2035387A JP S62247558 A JPS62247558 A JP S62247558A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
transistor
region
transistors
dmos
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2035387A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
フランコ ベルトーティ
カルロ シーニ
クラウディオ コンティーロ
パオラ ガルビアティ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics SRL
Original Assignee
SGS Microelettronica SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SGS Microelettronica SpA filed Critical SGS Microelettronica SpA
Publication of JPS62247558A publication Critical patent/JPS62247558A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、一般に異なった種類の構成部品から成るモノ
リチックな集積回路、特にMO3/バイポーラ−タイプ
つまりバイポーラ−タイプの構成部品とMOSタイプの
構成部品、より正確には0MO3及び相補DMOS構成
部品を含む集積回路とその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates generally to monolithic integrated circuits consisting of different types of components, and in particular to MO3/bipolar type components and MOS type components. It relates to components, more precisely integrated circuits including OMO3 and complementary DMOS components, and methods of manufacturing the same.

(従来技術とその問題点) シグナルの取り扱いのためのアナログ回路、又は例えば
測定、シグナルの取り扱い、計算、論理及び他の類似し
た機能から成る複雑な系の複数かつ固有の要件は、明ら
かに、非常に異なった構造を有し通常技術的に異なった
方法で製造される半導体デバイスにより効果的な方法で
別々に満たされる。例えばアナログ回路では、バイポー
ラ−接合トランジスターは高い相互コンダクタンス、低
いノイズ係数(I/f)及びベース−エミッター電圧を
有して高い正確性とマツチするため、バイポーラ−技術
によって製造される能動部品はしばしばCMOS部品よ
り好ましい。逆に、バイポーラ−トランジスターのある
特性に匹敵はしなL)が、0MO3トランジスターは、
より大きな密度、高いノイズしきい値及び低い浪費を許
容して、これによりそれ自身を論理及び記憶回路に特に
好適にしている。更に縦型DMOSトランジスターは、
比較的高い電圧操作が要求され、かつ高いスイッチング
速度が要求される場合に特に好適となっている。
PRIOR ART AND ITS PROBLEMS The multiple and unique requirements of analog circuits for signal handling, or complex systems consisting of e.g. measurements, signal handling, calculations, logic and other similar functions, clearly Semiconductor devices having very different structures and typically manufactured in different ways can be filled separately in an effective manner. For example, in analog circuits, active components manufactured by bipolar technology are often Preferable to CMOS parts. Conversely, the 0MO3 transistor, although not comparable to certain characteristics of the bipolar transistor (L),
It allows for greater density, higher noise thresholds and lower waste, making it particularly suitable for logic and memory circuits. Furthermore, the vertical DMOS transistor is
It is particularly suitable where relatively high voltage operation is required and high switching speeds are required.

他方、単結晶半導体物質の単一チップ上の特別の回路の
全ての部品の集積方法は、適合する構造を有する部品の
採用を制限し、これにより半導体物質の同じ基板上に集
積されることを可能にする。
On the other hand, the method of integrating all components of a particular circuit on a single chip of monocrystalline semiconductor material limits the adoption of components with compatible structures, thereby making it difficult to integrate them on the same substrate of semiconductor material. enable.

つまり集積されるべき回路の全部品が一連の作業段階を
経て同じ基板上に製造できるものでなければならず、両
立性の点からして本質的なものである前記段階は、写真
食刻技術により、半導体物質のウェハーの表面上にある
区画を限定するために、ある順序に従って行われるある
数のマスクの利用と同じことであり、前記区画を通して
アクセプター又はドナードーパントの必要な注入及び拡
散が行われて、半導体中に関連する所望の空間的配置、
大きさ及び、電気的特性、更に電極、接点の形成、及び
コンデンサー、抵抗器等の能動素子の形成のための区画
を有する多くのゾーン又は領域が作り出される。
This means that all the components of the circuit to be integrated must be able to be manufactured on the same substrate in a series of working steps, said steps being essential from a compatibility point of view, using photolithography techniques. is equivalent to the use of a number of masks performed in a certain order to define zones on the surface of a wafer of semiconductor material, through which the necessary implantation and diffusion of acceptor or donor dopants can take place. the desired spatial arrangement in the semiconductor;
A number of zones or regions are created that have size and electrical properties, as well as compartments for the formation of electrodes, contacts, and active elements such as capacitors, resistors, etc.

従って、特別の回路部分を設計するには、集積回路のた
めの特別な製造技術の選択をそのような要求に一敗させ
ることが必要である限りは、回路の種々の部分のための
最も好適なタイプの経済的に利用できる部品を製造する
際の制限がある。
Therefore, insofar as designing a particular circuit section requires the selection of special manufacturing techniques for the integrated circuit to overcome such requirements, the most suitable for the various sections of the circuit. There are limitations in manufacturing economically viable parts of the same type.

最近になっていくつかのCMOSタイプ部品とともにい
くつかのバイポーラ−タイプ部品を同じチップ上に形成
することを可能にした集積回路の製造方法が案出され、
かついくつかの、より最近における高い操作電圧のため
により好適なりMOSタイプの部品も案出されている。
Recently, methods of manufacturing integrated circuits have been devised that make it possible to form several bipolar-type components together with several CMOS-type components on the same chip.
And some more recent MOS type components have also been devised which are more suitable for high operating voltages.

1982年3月31日の「電子設計(Electron
icDesign) Jのトーツス・E・ルグルス及び
ゲリー・W・ファイによる「混合プロセスは細かいコン
トロール下で高い電力を出す(Mixed Proce
ss PutsHigh Power Under F
ine Control) J、19−84年2月9日
の「電子設計ニュース(News ofElectro
nic Design)Jに見られるステファン・オー
によるrDMOSCMOS  プロセスは、スマートな
電力コントロールのための最高の電力率を指向する(D
MOS CMOS Process Po1nts T
o HighestPower Rating For
 ’Smart’Power Control) J、
「電子デバイスのIEEE相互作用01EEE Tra
ns−action on Electron Dev
ices) J (I984年1月の第1号31巻)の
スリンダー・クリシュナ、ジヱームズ・クオ及びイサウ
ラ・セルビン・ゲータによる「アナログ技術は、バイポ
ーラ−1CMO8及び高電圧DMOSトランジスターを
集積する(An Analog Technology
 Integrates Bipolar。
“Electron Design” March 31, 1982
icDesign) "Mixed Processes Deliver High Power Under Fine Control" by Tortus E. Ruggles and Gary W. Fye, J.
ss PutsHigh Power Under F
ine Control) J, February 9, 19-84, “News of Electro
The rDMOSCMOS process by Stephen Oh found in nic Design)J is oriented towards the highest power rate for smart power control (D
MOS CMOS Process Ports T
o Highest Power Rating For
'Smart'Power Control) J,
“IEEE Interaction of Electronic Devices 01EEE Tra
ns-action on Electron Dev
``An Analog Technology Integrating Bipolar-1CMO8 and High-Voltage DMOS Transistors'' by Surinder Krishna, James Kuo and Isaura Selvin Gaeta, J (No. 1, Volume 31, January 1984).
Integrates Bipolar.

CMOS and High Voltage 0MO
3Transistors)Jのような刊行物、及び「
半導体デバイス」という名称のヨーロッパ特許出願第8
2902544.4号(公告第0117867A1号)
、「絶縁格子による場の効果により動作するバイポーラ
−トランジスター(Transistor Bipol
aire a Commandepar Effet 
de Champ au Moyen d’une G
rilleIsolee) Jという名称のヨーロッパ
特許第0068945B1号、「高電圧Mos/バイポ
ーラーパワートランジスター装置」という名称のヨーロ
ッパ特許出願第84400220.4号、及び「論理、
コントロール及び高電圧インターフェイス回路のモノリ
チックな集積化」という名称の米国特許第4,546.
370号は、それ自体知られている製造操作により同じ
集積回路中に異なった構造の特定の部品の形成を許容す
る多くの製造方法の例である。
CMOS and High Voltage 0MO
3Transistors) J, and publications such as '
European Patent Application No. 8 entitled ``Semiconductor Devices''
No. 2902544.4 (Public Notice No. 0117867A1)
, “Transistor Bipol operated by the field effect of an insulating grid.
Aire a Commandepar Effect
de Champ au Moyen d'une G
European Patent No. 0068945B1 entitled "High Voltage Mos/Bipolar Power Transistor Device" and European Patent Application No. 84400220.4 entitled "Logic
U.S. Pat. No. 4,546 entitled "Monolithic Integration of Control and High Voltage Interface Circuits."
No. 370 is an example of a number of manufacturing methods that allow the formation of specific components of different structure in the same integrated circuit by manufacturing operations known per se.

本発明者は、既知の提案中に重要な限界があることを認
識した。例えば前記デバイスの多くは、金属ゲー)CM
OSプロセスに典型的である製造順序を基礎として考え
られ、これはより精製されたシリコンゲートプロセスに
より得られるものよりも決定的に劣った特性の単一部品
を作り出すことになる。他方単一レベルの金属を有する
このようなデバイスの多くは、コンデンサーをキャパシ
タンス値の高い再現性で形成することができない。
The inventors have recognized that there are important limitations in known proposals. For example, many of the devices mentioned above are metal games) CM
Considered as a basis for the fabrication sequence typical of OS processes, this results in a single part with properties significantly inferior to those obtained by more refined silicon gate processes. On the other hand, many such devices with a single level of metal cannot form capacitors with high reproducibility of capacitance values.

更にこのような既知デバイスの厳しい限界は1これらの
どれもが集積回路設計者に、単一チップの高品質アナロ
グ又はアナログ/デジタルシグナル取り扱い回路セクシ
ョン上にモノリチックに集積するための真に完全な範囲
にある部品を利用させることが出来ないという事実に起
因する。
Furthermore, the severe limitations of such known devices are that none of these offer integrated circuit designers a truly complete scope for monolithic integration onto high-quality analog or analog/digital signal handling circuit sections on a single chip. This is due to the fact that it is not possible to make use of existing parts.

(発明の目的) 本発明の目的は、既知デバイスで提供されるよりも、同
じ基板上に異なったタイプのより完全なレンジの能動及
び受動部品を集積状態で含むことが可能である半導体デ
バイスを提供し、更に必要なマスキングステップ数の少
ないこのようなデバイスを製造するための方法を提供す
ることである。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a semiconductor device which is capable of containing a more complete range of active and passive components of different types in integrated form on the same substrate than is provided in known devices. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing such a device that requires fewer masking steps.

(発明の構成) 本発明の対象であるデバイスは、単一チップ上に集積状
態で、横型CMOSトランジスター、相補縦型DMOS
トランジスター、縦型NPNトランジスター、分離され
たコレクターを有する縦型PNP トランジスター及び
漏れの小さい接合ダイオードから成る群に属する回路部
品のそれぞれのうちの1又はそれ以上のものを含むこと
ができる。
(Structure of the Invention) The device that is the object of the present invention is integrated on a single chip, and includes a lateral CMOS transistor, a complementary vertical DMOS transistor, and a complementary vertical DMOS transistor.
It may include one or more of each of the following circuit components: a transistor, a vertical NPN transistor, a vertical PNP transistor with isolated collector, and a low leakage junction diode.

MO3部品のゲート電極は、多結晶シリコン(ポリ)か
らなり、好ましくは該デバイスは、同じデバイス中にコ
ンデンサー(電機子として2つのレベルのポリを利用し
ている)及び抵抗器のような高い再現性を有する受動部
品の容易な集積化を許容し、更にDMOS構造の端部に
対応する局部的に増強された電界の強度を減少させるた
めの電界板を与えることを許容する多結晶シリコンの第
2のレベルが与えられている。
The gate electrode of the MO3 component is made of polycrystalline silicon (poly) and preferably the device has high fidelity components such as a capacitor (utilizing two levels of poly as armature) and a resistor in the same device. Polycrystalline silicon substrates allow easy integration of sensitive passive components and also provide field plates to reduce the strength of locally enhanced electric fields corresponding to the edges of the DMOS structure. 2 levels are given.

本発明のデバイスは、単一の集積構造上に、異なったタ
イプの一群の回路部品を形成できるという利点があり、
該部品はそれら自身を複雑な系の固有の回路セクション
の異なった要求を個々に満たすようにする特別な性能に
より特徴づけられる。
The device of the invention has the advantage that a collection of circuit components of different types can be formed on a single integrated structure,
The components are characterized by special capabilities that allow them to individually meet the different requirements of specific circuit sections of complex systems.

高いスイッチング速度で特徴づけられ従ってコントロー
ル、ディシジョン(インテリジェンス)中及びシグナル
取り扱い回路中で利用されるに適した横型CMOSトラ
ンジスターとともに、特に高い降伏電圧を有するp−チ
ャンネルとnチャンネルの両者の縦型DMOSトランジ
スターを、後者が横型MOSトランジスター中で起こる
もの対比して、実質的にドレイン領域の大きな抵抗によ
りかつp−n接合の湾曲度により決定される限りは、利
用することができる。更に縦型DMOSトランジスター
は、注目すべきスイッチング速度と熱安定性を有し、こ
れらの特性はこれらを、強い容量性負荷上でさえも10
0ボルトのオーダーで電圧をコントロールすることので
きる出力段に特に好適なものとする。
Vertical DMOS, both p-channel and n-channel, with a particularly high breakdown voltage, as well as lateral CMOS transistors characterized by high switching speeds and therefore suitable for use in control, decision (intelligence) and signal handling circuits. Transistors can be used insofar as the latter is substantially determined by the large resistance of the drain region and by the degree of curvature of the p-n junction, compared to what occurs in lateral MOS transistors. Furthermore, vertical DMOS transistors have remarkable switching speeds and thermal stability, and these characteristics make them capable of exceeding 10% even on strong capacitive loads.
It is particularly suitable for an output stage where the voltage can be controlled on the order of 0 volts.

更に本発明のデバイスは、両者とも0.5〜1゜5GH
zのオーダーの遮断周波数を提示し、例えば広いバンド
の増幅器を得るために非常に有用である高い電流ゲイン
を有する縦型NPNバイポーラ−トランジスターと、分
離されたコレクターを有する縦型PNPバイポーラート
ランジスターを含んでいてもよい。
Furthermore, the devices of the present invention both have a range of 0.5 to 1°5 GH.
A vertical NPN bipolar transistor with a separated collector presents a cut-off frequency of the order of z and has a high current gain, which is very useful for obtaining wide band amplifiers, for example. May contain.

デバイス中に含まれることができ、非常に頻繁に起こる
回路状態(つまり誘導負荷の駆動)で極度に有用である
他の回路部品は、漏れの小さい接合ダイオードである。
Another circuit component that can be included in the device and is extremely useful in very frequently occurring circuit conditions (i.e. driving inductive loads) is a low leakage junction diode.

実際のところ集積回路では、基板方向への電流の漏れを
生じさせるダイオードの順バイアス状態下の関連するパ
ラシチックなトランジスターのスイッチングオンのため
、回路自身により利用されるダイオードはしばしば基板
方向への大きな漏れ電流の主要な原因である。それとは
逆に、漏れの小さいダイオードは、このような漏れ電流
を最小にする「スクリーン」効果を与える構造により特
徴づけられる。
As a matter of fact, in integrated circuits, the diodes utilized by the circuit themselves often have large leakage towards the substrate, due to the switching on of the associated parasitic transistor under forward bias conditions of the diode, which causes leakage of current towards the substrate. It is the main source of current. Conversely, low leakage diodes are characterized by structures that provide a "screen" effect that minimizes such leakage currents.

「ポリ (つまり多結晶シリコン)」の二重層の存在は
、コンデンサーの電機子としてポリの二重層レベルが利
用されるときに非常に一定して約0゜270.5pf/
ミル2 (ミルはインチの十分の−である2 5. 4
 X 10−”mm)に等しい区画光たりの特定のキャ
パシタンスを与える高い再現性のコンデンサーを得るこ
とを許容する。
The presence of a double layer of "poly" (or polycrystalline silicon) is very constant when the poly double layer level is utilized as the armature of a capacitor.
Mil 2 (A mil is 2-tenths of an inch) 5.4
It is possible to obtain a highly reproducible capacitor giving a specific capacitance per section light equal to x 10-'' mm).

抵抗器を与える可能性も、異なった抵抗を有するよう個
々に製造されたポリの2つの別個の層の利用により広げ
ることができる。
The possibilities for providing resistors can also be expanded by the use of two separate layers of poly, each individually manufactured to have different resistances.

本発明によるデバイスは、まずモノリチックな集積状態
で、シグナルの取り扱いのための複雑な系を与える際に
見出され、かつ、 −漏れの小さい接合ダイオード(L L D)−横型P
−MOSトランジスター 一横型N−MOSトランジスター (この2つは0MOSトランジスターである)−縦型N
−DMOSトランジスター −縦型P−DMOSトランジスター −縦型NPNバイポーラ−トランジスター、及び 一分離されたコレクターの縦型PNPバイポーラートラ
ンジスター により表される実質的に任意の回路の要求を最良の態様
で満たすような一連の部品を提供する。
The device according to the invention was first found in monolithic integration in providing complex systems for signal handling, and - low leakage junction diodes (L L D) - lateral P
- MOS transistor 1 horizontal type N-MOS transistor (these two are 0MOS transistors) - vertical type N
- DMOS transistors - Vertical P-DMOS transistors - Vertical NPN bipolar transistors and vertical PNP bipolar transistors with separate collectors to best meet the requirements of virtually any circuit represented by We provide a series of parts.

上記した7つの別個の部品から成る本発明により製造さ
れたデバイスの利用は、集積回路の設計者に大きな利点
を提供する。
The use of a device made in accordance with the present invention consisting of the seven separate components described above provides significant advantages to the integrated circuit designer.

どのような回路条件にも好適な部品が存在するため、原
理的にはどのような設計も妥協なしに行うことができる
。各要求に対して正しい部品がある。勿論これら全ての
部品をいつも使用しなければならないものではないが、
ケースバイケースで上記した7つの部品のどれをいくつ
使用するか決定する。本発明の特徴と利点をより好く例
示するために、本発明により製造されたデバイスのいく
つかの適用例を以下に示す。
Since there are suitable components for any circuit condition, in principle any design can be made without compromise. There is a correct part for each requirement. Of course, it is not necessary to use all of these parts all the time, but
Decide which and how many of the above seven parts to use on a case-by-case basis. In order to better illustrate the features and advantages of the invention, some application examples of devices made according to the invention are presented below.

(実施例) 例えば電話では、最小の可能な供給電圧(約2〜3ボル
ト)を利用して低いレベルのオーディオシグナルを増幅
し、回路と、電話の受話者のラウドスピーカ−として機
能するカプセルの駆動電流を提供するための出力シグナ
ルの電圧の大きな動的特性を有する出力段をフィルター
することが可能な回路が必要である。このような技術的
要求を満足させるための好適な部品は、低いノイズと残
留偏差特性を理由として入力段のバイポーラ−トランジ
スター、スイッチされたコンデンサー技術を利用するフ
ィルターセクションのためのCMOSトランジスター、
及び高い動力と高い出力電流を得るための出力段におけ
る再度のバイポーラ−トランジスター(分離されたコレ
クターを有する縦型PNP及び、縦型NPN)である。
Example: In a telephone, for example, the lowest possible supply voltage (approximately 2-3 volts) is used to amplify low-level audio signals, and the circuit and capsule that serves as the loudspeaker for the telephone receiver are There is a need for a circuit capable of filtering an output stage with a large dynamic characteristic of the voltage of the output signal to provide the drive current. Suitable components for satisfying such technical requirements are bipolar transistors in the input stage due to their low noise and residual deviation characteristics, CMOS transistors for the filter section using switched capacitor technology,
and again bipolar transistors (vertical PNP with separate collector and vertical NPN) in the output stage to obtain high power and high output current.

技術の現状では、これらの機能は2つの「チップ」、つ
まり1つのバイポーラ−と他のCMOSを利用して行わ
れる。本発明により製造されCMOSトランジスター、
分離されたコレクターを有するバイポーラ−の縦型トラ
ンジスターNPN及びPNPを含むデバイスによると、
単一「チップ」上に全回路を形成することが可能である
In the current state of the art, these functions are performed using two "chips", one bipolar and the other CMOS. A CMOS transistor manufactured according to the present invention,
According to a device comprising bipolar vertical transistors NPN and PNP with separate collectors:
It is possible to form the entire circuit on a single "chip".

コントロール及びトリミング系の区画では、誘導負荷を
駆動するための「インテリジェント」回路の適用のため
の多くの可能性がある。これらの適用のためには、入力
段用のバイポーラ−トランジスター、シグナル取り扱い
セクション用及びマイクロプロセッサ−との「会話」用
のCMOSトランジスター、そして最後に高いレベルの
電流における負荷の駆動用の出力段における好ましくは
縦型であるバイポーラ−トランジスターが必要である。
In the area of control and trimming systems there are many possibilities for the application of "intelligent" circuits for driving inductive loads. For these applications, bipolar transistors are used for the input stage, CMOS transistors for the signal handling section and for "talking" with the microprocessor, and finally in the output stage for driving loads at high levels of current. A bipolar transistor, preferably of vertical type, is required.

更に出力が(クランプダイオードの) VIIEによる
供給電圧の上下に動くことを回避するための循環ダイオ
ードを使用することが必要である。
Furthermore, it is necessary to use a circulating diode to avoid the output moving above and below the supply voltage due to the VIIE (of the clamp diode).

これらの回路条件では、励起され基板方向へ電流をロス
するバラシチックなPNP トランジスターのため、通
常のタイプのダイオード中で過度に生ずる電力消費を減
少させるため漏れの小さいダイオード(LLD)を使用
することが必須である。
In these circuit conditions, low leakage diodes (LLDs) should be used to reduce power dissipation that would be excessive in normal types of diodes due to the balastic PNP transistors being excited and losing current towards the substrate. is required.

この場合にも、本発明に従って製造され、分離されたコ
レクターを存する縦型NPN及び縦型PNP、CMOS
トランジスター及びLLDダイオードから成るバイポー
ラ−接合トランジスターを含むデバイスは、単一チップ
上に全回路を集積することを許容する。
Again, vertical NPN and vertical PNP, CMOS, fabricated according to the invention and with separate collectors
Devices containing bipolar junction transistors consisting of transistors and LLD diodes allow the integration of entire circuits on a single chip.

表示を駆動するための回路の区画では、駆動される負荷
の性質が非常に様々であり、一方より高いレベルの出力
電圧が要求される。これらの適用のためには、本発明に
従って製造されたデバイスは、独占的にデジタル方式で
シグナルを取り扱うセクション用の横型CMOSトラン
ジスターを含むことができ、一方出力段は約40〜50
ボルトの出力電圧で動作を可能にする相補縦型DMOS
トランジスターで有利に製造される。
The circuit sections for driving displays vary widely in the nature of the loads being driven, while higher levels of output voltage are required. For these applications, the device manufactured according to the invention can contain lateral CMOS transistors for the section that handles the signals in an exclusively digital manner, while the output stage has about 40 to 50
Complementary vertical DMOS that enables operation with output voltages of volts
Advantageously manufactured with transistors.

第1図から第12図は、異なった構成部品が同一の基板
上に集積される方法を順々に例示することにより本発明
のデバイスの一般的な構造を示す概略縦断面図である。
1 to 12 are schematic longitudinal cross-sectional views showing the general structure of the device of the invention by sequentially illustrating how the different components are integrated on the same substrate.

第1図から第12図までの一連の図面は、必然的に図式
的な方法になっているが、加工されるウェハーの一連の
縦断面図を通して、前記の異なった7つの構成部品が単
一のモノリチックな基板上に形成される方法を次々に示
すことにより、本発明の対象である製造方法における連
続する製造操作又は段階を表すことを意図しており、前
記7つの部品の省略された命名が、一つにまとめられた
図面群のそれぞれの領域に対応する下部に示されている
。例示は簡略化され、例えば選択できる調整イオン注入
操作、接点を開けるための特別な技術のような特に周知
なものを含まない。更にドーピング素子の拡散は、実際
にはいくつかの拡散はガス相からのイオン注入又は付着
の他の操作を行うために妨害され、製造されているデバ
イスがその中で処理される引き統く熱サイクルの終わり
まで完全でないことがあるが、関連する断面中で完全で
あると考えた。図面中の符号、特に製造の最終段階に関
連する符号が混み過ぎないようにするために、種々の領
域の電気伝導度のタイプは半導体物質の単一結晶の全て
の範囲又は領域において繰り返し示してはいない。これ
が明確に示されていない場合には、一連の図面は製造工
程中のウェハーが受ける種々の修飾を一連の「同じ」断
面として表しているので、伝導度のタイプは先行する図
面を見ることにより容易に推測することができる。
The series of drawings from Figures 1 to 12, necessarily in a diagrammatic manner, show that the seven different components mentioned above are shown in a single piece through a series of longitudinal cross-sectional views of the wafer being processed. The abbreviated nomenclature of said seven components is intended to represent successive manufacturing operations or steps in the manufacturing method that is the subject of the present invention by illustrating one after another how they are formed on a monolithic substrate. are shown at the bottom corresponding to each area of the combined drawing group. The illustration is simplified and does not include anything particularly well-known, such as selective ion implantation operations, special techniques for opening contacts, etc. Furthermore, the diffusion of doping elements may actually be hindered in some cases due to the ion implantation from the gas phase or other operations of deposition, and the torturous heat in which the devices being fabricated are processed. Although it may not be complete until the end of the cycle, it was considered complete within the relevant cross section. In order to avoid overcrowding of the symbols in the drawings, especially those relating to the final stages of manufacture, the types of electrical conductivity of the various regions are repeated in all areas or regions of a single crystal of semiconductor material. Not there. If this is not clearly indicated, the type of conductivity can be determined by looking at the preceding drawings, since the series of drawings represents the various modifications that the wafer undergoes during the manufacturing process as a series of "same" cross-sections. can be easily guessed.

本発明のデバイスの目下の好ましい実施例によると、出
発物質はチョクラルスキー法により得られるシリコンの
単結晶で抵抗が1から5Ω・craO間であるp−シリ
コンの<100>スライス又はウェハーである。
According to a presently preferred embodiment of the device of the invention, the starting material is a <100> slice or wafer of p-silicon, a single crystal of silicon obtained by the Czochralski method, with a resistance between 1 and 5 Ω·craO. .

該ウェハーの表面の酸化を進行させたのち、表面上に感
光性物質(通常「フォトレジスト」又はより簡単に「レ
ジスト」と呼ばれる)を付着させ、製造工程のために前
もって調製されたマスク(典型的には区画の形状又は輪
郭を限定するための不透明な物質つまりクロムを付着さ
せたガラス板で作られる)の適切な1つを通してこの層
を照射し、ネガティブなレジストが使用された場合には
照射されなかった感光性物質を除去し、又は逆にポジテ
ィブをレジストが使用さた場合にはウェハーの表面上に
限定されるべき区画を露出することから成る既知の技術
に従って第1のマスキング操作が行われる。
After the oxidation of the surface of the wafer has proceeded, a photosensitive material (commonly referred to as "photoresist" or more simply "resist") is deposited on the surface and a pre-prepared mask (typically This layer is irradiated through a suitable one (often made of a glass plate coated with an opaque material, i.e. chromium) to define the shape or contour of the compartment, or if a negative resist is used. A first masking operation according to known techniques consists of removing the unirradiated photosensitive material or, conversely, exposing a zone to be defined on the surface of the wafer if a positive resist is used. It will be done.

区画上に残されたレジストの層は、次に統く技術的操作
、つまりマスクされていない区画に対応するシリコンの
単結晶中へのアンチモンのイオンの注入及びそれに統く
いわゆるn゛埋設層の形成のために約1200℃で約6
0分間行われる拡散熱処理(残りのレジストの層を除去
した後行われる)のためのマスキング物質であるマスク
を構成する。このような操作が第1図中に示され、そこ
ではp−シリコンの出発物質スライスが1で示されかつ
シリコンの表面上に前もって形成された酸化物(SiO
□)、フォトレジストマスク(レジスト)注入されつつ
あるアンチモン原子と単結晶中へ拡散した後の該原子と
が示されている。
The layer of resist left on the sections is removed by subsequent technical operations, namely the implantation of antimony ions into the silicon single crystal corresponding to the unmasked sections and the subsequent so-called buried layer. Approximately 6 at approximately 1200 °C for formation
Construct a mask, which is the masking material for the diffusion heat treatment (performed after removing the remaining resist layer), which is performed for 0 minutes. Such an operation is illustrated in FIG. 1, where a starting material slice of p-silicon is indicated at 1 and a preformed oxide (SiO
□), antimony atoms being implanted into a photoresist mask (resist) and the atoms after diffusion into the single crystal are shown.

続いてフォトレジストの新しい層が付着され、次に上記
したと同じ技術に従うて第2のマスクが調製される。そ
の後マスクされていない区画に対応する酸化物(SiO
□)層が完全に除去されるまでマスクされたウェハーを
プラズマアタックしてこれにより単結晶を露出させる。
A new layer of photoresist is then deposited and a second mask is then prepared following the same technique as described above. Then the oxide (SiO
□) Plasma attack the masked wafer until the layer is completely removed, thereby exposing the single crystal.

第2図中に示すように、p埋設層と底分離を形成するた
めの関連区画を通して硼素イオンを注入する。
As shown in FIG. 2, boron ions are implanted through the p-buried layer and associated sections to form the bottom isolation.

フォトレジストと酸化物の残りを次いでプラズマアタッ
クにより完全に除去し、好ましくは抵抗が1から3Ω・
cIllの間にあって厚さが9から11ミクロンメータ
ーの間であるn−シリコン層(図面中に2で示されてい
る)をp−シリコンの出発単一結晶の表面にエピタキシ
ャル成長させる。次いで約1500人の酸化シリコン(
Sing)層が形成されるまで水蒸気の存在下で約92
0℃の温度で前記表面を処理して酸化する0次いで上記
−したと同じ技術で、それを通して、N−MOSの本体
(body)fiI域、P−DMOSのドレーン領域及
び分離したコレクターの垂直PNP )リプル拡散トラ
ンシフ!、ター (ICV  PNP  3D)のコレ
クター領域を構成するいわゆるp−タブ(p−ウェル)
を形成するためのp−シリコンの領域が形成される区画
を限定するための第3のマスキング操作が行われる。第
3図に示されるように、行われた硼素注入部へ、結晶中
の単位面積当たりの全不純物盟約Q= 10 ”cm−
”が得られるように80KeVで、そして前記p−タブ
のための硼素注入の間においてマスクを構成したレジス
トを除去した後、部分的な拡散部に対して簡単な熱処理
を行う。この拡散の後、加工されているウェハーの表面
上に通常気相から約3000人の厚さの窒化シリコン(
SiJt)の眉が付着される。第4のマスキング操作に
より、連続した拡散部の形成のためのものとされた区画
がレジストにより限定され、レジストマスクにより保護
されていない区画から窒化物が完全に除去されるまでプ
ラズマアタックを行う。
The photoresist and oxide residues are then completely removed by plasma attack, preferably to a resistance of 1 to 3 Ω.
A layer of n-silicon (indicated by 2 in the drawing) having a thickness of between 9 and 11 micrometers between cIll and 100 nm is epitaxially grown on the surface of the starting single crystal of p-silicon. Next, about 1,500 people worked on silicon oxide (
92 in the presence of water vapor until a layer is formed.
The surface is then treated and oxidized at a temperature of 0°C using the same technique as described above, through which the vertical PNPs of the body fiI region of N-MOS, the drain region of P-DMOS and the separate collector are oxidized. ) Ripple Diffusion Transif! , the so-called p-tub (p-well) that constitutes the collector region of the tar (ICV PNP 3D)
A third masking operation is performed to define the areas in which regions of p-silicon are to be formed. As shown in FIG. 3, the total impurity per unit area in the crystal Q = 10"cm-
After removing the resist that formed the mask during the boron implantation for the p-tub, a brief heat treatment is performed on the partial diffusion. , about 3000 nm thick silicon nitride (usually from the vapor phase) is deposited on the surface of the wafer being processed.
SiJt) eyebrows are attached. A fourth masking operation delimits the regions intended for the formation of continuous diffusions with the resist and performs a plasma attack until the nitride is completely removed from the regions not protected by the resist mask.

これらの操作の後、断面はそれ自身第4図に示される通
りになる。
After these operations, the cross-section itself becomes as shown in FIG.

S40g層を除去するための簡単なアタックが続けて行
われる第5図中に示される第5のマスキング操作は、そ
れぞれのn゛埋設層との電気的接続のための深いn“ 
「シンカー(sinker) J拡散部を実現するため
に必要なリン注入用ウェハーを予め作り出す。該注入は
、拡散領域中に、結晶中の単位区画当たりの全不純物盟
約Q−1016cm−”が得られるように80KeVで
行われる。これらの操作と同時に、かつシンカー拡散部
の予備形成に加えて、後に連続的な壁状の形状とされた
、後に電気接続の深いn“拡散領域と漏れの小さいダイ
オード(L L D)の構造のアノード領域のシールド
となる部分を予め形成する。
A fifth masking operation, shown in FIG. 5, followed by a simple attack to remove the S40g layer creates a deep n" for electrical connection with the respective n" buried layer.
"Pre-fabricate a wafer for the phosphorus implantation necessary to realize the sinker J diffusion. The implantation results in a total impurity of approximately Q-1016 cm-" per unit area in the crystal in the diffusion region. This is done at 80 KeV. Simultaneously with these operations, and in addition to the preformation of the sinker diffusion, the structure of the deep n" diffusion region and the low leakage diode (L L D) of the electrical connection, which was later made into a continuous wall shape, A portion that will serve as a shield for the anode region of is formed in advance.

第6図に示されるような第6のマスキング操作は、p埋
設層と接する深いp゛拡散部を作り出すため及び上部の
分離のために必要な硼素注入のためのウェハーを調製す
る。該硼素注入は、前記領域中で固有のチャージ盟約Q
 = 10 lScm−”ly<得られるように40K
eVで行われる。
A sixth masking operation, as shown in FIG. 6, prepares the wafer for the boron implant needed to create the deep p' diffusion in contact with the p buried layer and for top isolation. The boron implant has a unique charge convention Q in the region.
= 10 lScm-”ly<40K as obtained
carried out at eV.

同時に、該ウェハーは、更に接点及びシールドのn゛壁
領域の内部に配置された壁領域の形状を取る漏れの小さ
いダイオード(LLD)のp4シリコンのアノード領域
になる領域に対応して硼素注入され、それを作るために
関連するリン注入が先行する操作において行われた。
At the same time, the wafer is further implanted with boron corresponding to the region that will become the anode region of the p4 silicon of the low leakage diode (LLD) in the form of a wall region located inside the n-wall region of the contact and shield. , to make it, the associated phosphorus injection was done in the previous operation.

マスキングレジストを除去した後、当初の酸化物(Si
n2)層が成長して少なくとも約1マイクロメートルの
厚さに達するまで水蒸気の存在下で約1000℃で処理
することにより、窒化物(SiJ4)で被覆されていな
い区画中に電界酸化物の厚い層を成長させる。
After removing the masking resist, the original oxide (Si
n2) thickening of the field oxide in the sections not coated with nitride (SiJ4) by treatment at about 1000 °C in the presence of water vapor until the layer grows and reaches a thickness of at least about 1 micrometer; Grow layers.

先行する操作で注入されたドーパントの拡散は続き、p
1分離領域、p−ドレイン、n”シンカー拡散部、及び
漏れの小さいダイオード(LLD)の構造のp゛ア、ノ
ード壁領域の所望の広がりが得られる。その後窒化物を
完全に除去するために化学的アタックを行い、電界酸化
物の厚い層により被覆されているゾーン間の区画中のシ
リコンが露出するまで酸化シリコンをアタックするため
にそれを続ける。不純物のない特別な条件下で、蒸気の
存在下約875℃で処理することによりゲート酸化物を
形成し約700人の(ゲート酸化物の)酸化シリコンの
層を形成することを進行させる。
Diffusion of the dopant implanted in the previous operation continues, p
1 isolation region, p-drain, n” sinker diffusion, and the desired extension of the p-a and node wall regions of the low leakage diode (LLD) structure. Then to completely remove the nitride. Perform a chemical attack and continue it to attack the silicon oxide until the silicon in the interzone compartments covered by a thick layer of field oxide is exposed. Under special conditions free of impurities, the vapor A gate oxide is formed by processing at about 875° C. in the presence of a silicon oxide layer and proceeds to form a layer of about 700 silicon oxides.

このような処理の最後における断面はそれ自身第7図中
のように示される。
The cross-section at the end of such processing is itself shown as in FIG.

図中に見ることのできるように、上部の分離p1拡散部
は底部のp分離拡散部と結合して製造されつつある種々
の隣接する構成部品間の所望の分離壁を形成している。
As can be seen in the figure, the top isolation p1 diffusion joins with the bottom p isolation diffusion to form the desired separation wall between the various adjacent components being fabricated.

更に他の深い拡散部、つまりn゛埋設層と接するシンカ
ーn゛拡散部、p埋設層を有するp゛接点拡散部、p−
タブ領域及びLLDダイオードの壁状のp゛アノード領
域同時に、実質的に該深い拡散領域のための所望の空間
的配置を決定するような大きさに達するまで広がった。
Furthermore, other deep diffusions, namely a sinker n' diffusion in contact with an n' buried layer, a p' contact diffusion with a p buried layer, a p-
The tub region and the wall-like p'anode region of the LLD diode simultaneously expanded until they reached a size that substantially determined the desired spatial arrangement for the deep diffusion region.

次に統くのは、蒸気相から約4500人の厚さの多結晶
シリコンの層を付着させ、続けて該多結晶シリコン層を
リンでトープさせ、マスクされていない区画から多結晶
シリコンを除去するためにプラズマ中でマスキングしか
つアタックさせ、マスキングレジストを除去し、そして
約1100°Cの酸化性雰囲気中で約20分間処理して
多結晶シリコンの前記第1層(■ボT月を表面的に酸化
する一連の操作である。このようなポリ (多結晶)の
第1層又は第1のレベルは、このようなポリの第1のレ
ベルの部分が、製造されているMOSトランジスターの
多くのゲート電極として構成される限りはゲートポリと
呼ばれる。
The next step is to deposit a layer of polycrystalline silicon approximately 4,500 nm thick from the vapor phase, followed by topping the polysilicon layer with phosphorus and removing the polysilicon from unmasked areas. The masking resist is removed and treated in an oxidizing atmosphere at about 1100° C. for about 20 minutes to form the first layer of polycrystalline silicon (Bottom) on the surface. The first layer or first level of such poly (polycrystalline) is a series of operations in which portions of the first level of such poly are It is called gate poly as long as it is configured as a gate electrode.

MoSトランジスターのゲート電極を構成する他に、前
記■ポリは、例えばコンデンサーや抵抗器のような受動
素子を形成するためにシリコンダイスの表面の他のゾー
ンでも利用されることがある。実際に、付着、ドーピン
グ、マスキング(明らかに好適に調製されたマスクを利
用する)及び連続するプラズマアタックの操作を繰り返
すことにより、2つのレベルのポリを電機子として利用
して容易に再現でき正確な値のキャパシタンスを有する
コンデンサーが形成される区画に対応してIポリ(上述
の通り、その表面が故意に酸化されている)の上に多結
晶シリコンの第21if (IIポリ)を位置させるこ
とが可能である。
In addition to forming the gate electrode of a MoS transistor, the poly 1 may also be used in other zones on the surface of a silicon die, for example to form passive elements such as capacitors and resistors. In fact, by repeating the operations of deposition, doping, masking (apparently using a well-prepared mask) and successive plasma attacks, the use of two levels of poly as armatures is easily reproducible and accurate. positioning a polycrystalline silicon 21if (II poly) on top of the I poly (the surface of which, as mentioned above, has been deliberately oxidized) corresponding to the section in which a capacitor with a capacitance of a certain value is to be formed; is possible.

ゲートポリであるIポリはリンでドープされて抵抗値が
約30〜40Ω/シートのシートを得るようにすること
が好ましく、一方■ポリはIポリより少ない量でドープ
され、及び/又はシートの抵抗値がより大きな値、好ま
しくは約80〜90Ω/シートに決定されるよう薄い厚
さを有することが好都合である。このような手段は、集
積された抵抗器を設計し形成するための選択の可能性を
増加させることを許容する。
The gate poly, the I-poly, is preferably doped with phosphorus to obtain a sheet with a resistance of about 30-40 Ω/sheet, while the poly is doped to a lesser extent than the I-poly, and/or the resistance of the sheet is It is advantageous to have a small thickness so that the value is determined to be a larger value, preferably about 80-90 Ω/sheet. Such measures allow increasing the possibilities of choice for designing and forming integrated resistors.

これらの操作が完了した後の断面は第8図のように現れ
、種々の部品の「活性」領域に対応する浅い拡散部形成
のための操作が製造工程として進行する。
After these operations are completed, the cross-section appears as shown in FIG. 8, and the manufacturing process proceeds to form shallow diffusions corresponding to the "active" areas of the various components.

新しいマスキング操作により、P−0MO3トランジス
ター、N−0MO3トランジスターのドレイン増強領域
、NPNトランジスターのコレクター増強領域、及びI
CV  PNP  3Dトランジスターのベース領域の
n本体領域を形成するための区画が限定される。酸化物
はこのような領域でシリコンが露出するまでアタックさ
れ、続いて第9図に図示するように、リンをこのような
領域を通して100KeVで注入して、固体中の拡散領
域中の単位面積当たりの全不純物量がQ#1016cm
−2となるようにし、更に拡散の熱処理を進める。
The new masking operation allows the P-0 MO3 transistor, the drain enhancement region of the N-0 MO3 transistor, the collector enhancement region of the NPN transistor, and the I
The section for forming the n-body region of the base region of the CV PNP 3D transistor is defined. The oxide is attacked until the silicon is exposed in such regions, and then phosphorus is implanted through such regions at 100 KeV, as illustrated in FIG. The total amount of impurities is Q#1016cm
-2, and further heat treatment for diffusion is performed.

レジストのマスクを除去し、先行する製造操作の間にリ
ンを注入された区画中のシリコン表面を再酸化した後、
新しいマスキング操作が行われ、続いてN−0MOSト
ランジスターの本体、NPNトランジスターのベースの
漏れの小さいダイオードのアノード接点の増強、P−0
MOSトランジスターのソース及びドレイン増強、エミ
ッター及びICV  PNP  3Dトランジスターの
コレクターの増強領域及びN−MOS トランジスター
の井戸状領域の接点のための増強のp領域を形成するた
めの、硼素注入操作と拡散の熱処理が第10図に示す通
りに行われる。硼素注入は80Ke■で起こり、約Q=
 5 x l Q 13(,1−2のチャージ量が得ら
れる。
After removing the resist mask and reoxidizing the silicon surface in the compartments that were implanted with phosphorus during the previous fabrication operation,
A new masking operation is performed, followed by the body of the N-0 MOS transistor, the reinforcement of the anode contact of the low leakage diode of the base of the NPN transistor, and the P-0
Boron implantation operation and diffusion heat treatment to form enhancement p-regions for source and drain enhancement of MOS transistors, enhancement regions of emitter and collector of ICV PNP 3D transistors and contacts of well-like regions of N-MOS transistors. is performed as shown in FIG. Boron implantation occurs at 80Ke■, approximately Q=
5 x l Q 13(, 1-2 charge amount is obtained.

新しいマスキング操作により、P−MOSトランジスタ
ー(pドレイン及びソース領域とこれらの領域に隣接す
る電界酸化物の間に配置されている)のチャンネルス)
7パーのn 4 al域に関連する多くの浅いn“領域
、F’−0MOSトランジスターの本体の接続のための
増強、N−MOS トランジスターのソース及びドレイ
ン領域、N−0MOSトランジスターのソース及びドレ
イン増強領域、NPN トランジスターのエミッターの
形成のため、及びNPN トランジスターのコレクター
に関連する接点のn″領域の、及びICV  PNP 
 3Dトランジスターのベースへの、及びLLDダイオ
ードのアノード及びカソードへの形成のための区画が限
定される。酸化物は、このような区画中でシリコンが露
出するまでプラズマ中でアタックされ、そして続いて第
11図に示すようにか固体中で前記露出区画を通して単
位区画当たりの全不純物盟約Q”’ 5 X 10 I
scm−”に対応するチャージ量が得られるように50
KeVで砒素を注入し、更にマスキングレジストを除去
した後、拡散の熱処理が進められる。
A new masking operation allows the channels of P-MOS transistors (located between the p drain and source regions and the field oxide adjacent to these regions) to
Many shallow n'' regions associated with the 7par n4al region, enhancements for connection of the body of F'-0MOS transistors, source and drain regions of N-MOS transistors, source and drain enhancements of N-0MOS transistors region, for the formation of the emitter of the NPN transistor, and of the n″ region of the contact associated with the collector of the NPN transistor, and of the ICV PNP
The compartments for the formation of the base of the 3D transistor and the anode and cathode of the LLD diode are limited. The oxide is attacked in a plasma until the silicon is exposed in such a compartment, and then the total impurity concentration per unit Q"' 5 in solid or through said exposed compartment as shown in FIG. 11. X 10 I
50 to obtain a charge amount corresponding to “scm-”.
After implanting arsenic with KeV and removing the masking resist, a heat treatment for diffusion is performed.

その後、全表面上に、好ましくはガス相から約5000
人の厚さの酸化シリコンの第1の層、そして約5000
人の厚さを有するリン及び硼素がドープされた酸化シリ
コン(一般にPhousphorusBoron 5i
licon Glassからの省略符号PBSGとして
知られている)の第2の層を付着させることにより、絶
縁層を付着させる。
Thereafter, approximately 5000
The first layer of silicon oxide is man-thick, and about 5000
Phosphorus and boron doped silicon oxide (commonly PhousphorusBoron 5i) with human thickness
The insulating layer is deposited by depositing a second layer of silicone (known by the abbreviation PBSG from Licon Glass).

新しいマスキング操作は、多くの電極が形成される区画
を限定し、それに統く下に横たわるシリコンを露出させ
るまでマスクされていない区画に対応する絶縁層のプラ
ズマアタックは、それを通して電極が形成される所望の
孔を作り出す(接点を開ける)。
A new masking operation confines the section where many electrodes will be formed, leading to plasma attack of the corresponding insulating layer until the unmasked section exposes the underlying silicon through which the electrodes will be formed. Create the desired hole (open the contacts).

そこに金属層が、好ましくはAt(99%)/5t(I
%)の合金のスパッタリング技術により付着され、そし
て新しいマスキング操作により付着された金属がアタッ
クされてマスクされていない区画から完全に除去され、
この方法により異なった集積された部品の種々の電極が
形成される。
A metal layer thereon, preferably At(99%)/5t(I
%) by the sputtering technique and the deposited metal is attacked and completely removed from the unmasked areas by a new masking operation,
By this method various electrodes of different integrated components are formed.

第12図は、製造工程のこの時点でのデバイスの断面を
示している。異なった部品の種々の電極が通常の特色あ
る文字で示されている。
FIG. 12 shows a cross section of the device at this point in the manufacturing process. The various electrodes of the different parts are indicated with conventional distinctive letters.

製造工程は更に、電極とシリコンとの間の界面における
A I / S i合金の形成を有利にするための熱処
理、リンでドープされた酸化シリコンの最後の絶縁層又
は窒化シリコンの絶縁層の気相からの付着、及び少なく
とも更にマスキング操作を行うことによる集積回路の種
々の導線の電気的接続のための区画であるパッド接点を
開くことを考慮している。
The manufacturing process further includes a heat treatment to favor the formation of an AI/Si alloy at the interface between the electrode and the silicon, a final insulating layer of phosphorus-doped silicon oxide or an insulating layer of silicon nitride. It is contemplated to open the pad contacts, which are the compartments for the electrical connection of the various conductors of the integrated circuit, by adhesion from the phase and at least by performing further masking operations.

本発明によるデバイスの7つの集積回路の構成部品を形
成するためにシリコンの単一結晶中に形成される異なっ
た領域は一般に次の特性を有している。
The different regions formed in a single crystal of silicon to form the seven integrated circuit components of the device according to the invention generally have the following properties:

−p−タブ領域: ドーパント 硼素;8×1012≦
Q≦2 X 10 ”cm−” ;−P−DMOS,P
NPのベース及びN−0MO8のドレインのn本体領域 ドーパント リン; 10I3≦Q≦3 X 10 ”cm−” ;−N−D
MOSの本体、N P Nのベース、P−MOSのソー
ス及びドレイン及びPNPのエミッターのp領域 ドーパント 硼素; 4X1013≦Q≦7 X 10 ”cm−2;浅い拡
散部に関連するn″領 域−パント 砒素; 1015≦Q≦1016 cm −” ;明細書全体を通してどこかで示された領域及び層の物
理的パラメーターの値、及び処理条件は、記述した基板
物質を使用する、本発明のデバイスの具体例に従って特
に好ましい条件と値を参照することを意図するものであ
る。従ってこれらは本発明を限定することを意図するも
のではない。
-p-tub region: Dopant boron; 8×1012≦
Q≦2×10 “cm-”;-P-DMOS,P
N-body region dopant dopant in base of NP and drain of N-0MO8; 10I3≦Q≦3 X 10 “cm-”;-N-D
p-region dopant for body of MOS, base of N P N, source and drain of P-MOS and emitter of PNP Boron; 4X1013≦Q≦7 X 10 “cm-2; n” region associated with shallow diffusion - punt Arsenic; 1015≦Q≦1016 cm −”; The values of the physical parameters of regions and layers, and the processing conditions given elsewhere throughout the specification, apply to embodiments of the device of the invention using the described substrate materials. By way of example, reference is intended to particularly preferred conditions and values, which are therefore not intended to limit the invention.

本発明によるデバイスの製造方法を、集積回路が異なっ
た7つの構成部凸金てを含むものである特別な例につい
て述べてきた。特に本発明に従って作られたデバイスの
利用のいくつかの実施例の例示に関連して既に述べたよ
うに、多くの用途において7つの異なった構成部品の全
てが存在することは回路において要求されず、従って本
発明により企図されるデバイスは、必然的に7つの構成
部凸金てを含まなくてもよいが、該デバイスは従来のも
のと異なって少な(とも分離したコレクターを有する縦
型バイポーラ−PNP接合トランジスターと、縦型バイ
ポーラ−NPN接合トランジスター又は漏れの小さいダ
イオードと、更に少なくとも縦型P−MO3又はN−M
OSトランジスター又は縦型N−DMOS又はP−DM
OSトランジスターを含んでいることを特徴としている
The method of manufacturing a device according to the invention has been described for a particular example in which the integrated circuit includes seven different component protrusions. As already mentioned in connection with the illustration of some embodiments of the use of devices made in accordance with the invention, in many applications it is not required that all seven different components be present in the circuit. , thus the device contemplated by the present invention does not necessarily include a seven-part convex plate, but it differs from the prior art in that it has fewer (and vertical bipolar) elements with separate collectors. a PNP junction transistor, a vertical bipolar-NPN junction transistor or a low leakage diode, and at least a vertical P-MO3 or N-M
OS transistor or vertical N-DMOS or P-DM
It is characterized by including an OS transistor.

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

第1図から第12図は、異なった構成部品が同一の基板
上に集積される方法を順々に例示す°ることにより本発
明のデバイスの一般的な構造を示す概略縦断面図であり
、第1図は、第1のマスキング操作後の断面を示し、第
2図は、第2のマスキング操作後の断面を示し、第3図
は、第3のマスキング操作後の断面を示し、第4図は、
第4のマスキング操作後の断面を示し、第5図は、第5
のマスキング操作後の断面を示し、第6図は、第6のマ
スキング操作後の断面を示し、第7図は、第6のマスキ
ング後に酸化シリコンを露出させた状態の断面を示し、
第8図は、■ポリ形成後の断面を示し、第9図は、リン
注入時の断面を示し、第10図は、硼素注入と拡散熱処
理時の断面を示し、第11図は、砒素注入時の断面を示
し、そして第12図は、電極形成時の断面を示している
1 to 12 are schematic longitudinal cross-sectional views illustrating the general structure of the device of the invention by sequentially illustrating how different components may be integrated on the same substrate; , FIG. 1 shows the cross section after the first masking operation, FIG. 2 shows the cross section after the second masking operation, FIG. 3 shows the cross section after the third masking operation, and FIG. Figure 4 is
The cross section after the fourth masking operation is shown, and FIG.
FIG. 6 shows a cross section after the sixth masking operation, FIG. 7 shows a cross section with silicon oxide exposed after the sixth masking,
Figure 8 shows a cross section after ■poly formation, Figure 9 shows a cross section during phosphorus implantation, Figure 10 shows a cross section during boron implantation and diffusion heat treatment, and Figure 11 shows arsenic implantation. FIG. 12 shows a cross section during electrode formation.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体物質の単一なモノリチックな基板上に形成さ
れた複数の回路構成部品を有しかつ第1のタイプの導電
度の不純物の低いドーピングレベルを有する半導性基板
と第2のタイプの導電度の不純物の低いドーピングレベ
ルのエピタキシャル層から成る半導体デバイスにおいて
、少なくとも分離されたコレクターを有する縦型PNP
バイポーラー接合トランジスター及び縦型NPNバイポ
ーラー接合トランジスター及び/又は漏れの小さいダイ
オードと、更に少なくとも横型P−MOS及びN−MO
Sトランジスター及び縦型N−DMOS及びP−DMO
Sトランジスターから成る群に属する他の構成部品から
成ることを特徴とする半導体デバイス。 2、低いドーピングレベルの半導体物質基板が、1から
5Ω・cmの間の抵抗値を有する硼素でドープされたp
^−単結晶シリコンのスライスで、エピタキシャル成長
する層が1から3Ω・cmの間の抵抗値を有し9から1
1マイクロメートルの間の厚さを有するアンチモンでド
ープされたn^−シリコンであり、MOSトランジスタ
ーのゲート電極が多結晶シリコンである特許請求の範囲
第1項に記載のデバイス。 3、少なくとも縦型NPN及びPNPバイポーラー接合
トランジスター、横型CMOSトランジスター及び縦型
N−DMOS及びP−DMOSトランジスターから成る
群に属する回路構成部品のそれぞれの適切なものを含ん
でいる特許請求の範囲第1項に記載のデバイス。 4、少なくとも縦型NPN及びPNPバイポ−ラー接合
トランジスター、漏れの小さいダイオード及び横型CM
OSトランジスターから成る群に属する回路構成部品の
それぞれの適切なものを含んでいる特許請求の範囲第1
項に記載のデバイス。 5、単一基板上に形成され、かつ横型P−MOSトラン
ジスター及び横型N−MOSトランジスター(CMOS
)、縦型P−DMOSトランジスター、縦型N−DMO
Sトランジスター、縦型NPNトランジスター、分離さ
れたコレクターを有する縦型PNPトランジスターと漏
れの小さい接合ダイオード(LLD)から成る群に属す
る複数の回路構成部品を含む半導体デバイスの製造方法
であって、 (A)前記P−MOS、N−DMOS、P−DMOS、
NPN及びPNPトランジスター及び前記LLDダイオ
ードが形成されるべき区画に対応するp^−単結晶シリ
コン基板上にn^+埋設層、前記N−MOSトランジス
ターが形成される区画に対応するpシリコンの埋設層、
及び前記P−DMOS及びPNPトランジスター及び前
記LLDダイオードが形成される区画に対応する前記n
^+埋設層上に載るようにされたpシリコン埋設層、更
に前記埋設層の周囲であって、同一でエピタキシャルに
成長しているn^−シリコン層から離れたpシリコンの
底部分離領域を、形成し、 (B)前記デバイスの全表面を薄く酸化し、硼素イオン
の注入と統く部分的な拡散部の熱処理により前記N−M
OS、P−DMOS及びPNPトランジスターが形成さ
れる区画に対応するp^−シリコンのタブを形成し、 (C)製造されている前記回路部品の活性区画上に窒化
シリコンの層を付着させ、 (D)該区画を限定し、前記n^+埋設層との接続領域
を形成するための深いn^+拡散部と前記LLDダイオ
ードのアノードシールドの領域のためにリンイオンを注
入し、 (E)該区画を限定し、上部の分離領域、前記LLDダ
イオードのアノード領域及び前記pシリコン埋設層との
接続領域を形成するための深いp^+拡散部のために硼
素イオンを注入し、 (F)窒化物層により被覆されていない区画の酸化物の
表面層を成長させて厚い電界酸化物分離構造を形成し、
前記埋設層の上部と一緒になるまで前記p^−タブ領域
の拡散による伸長を連続させ、前記段階(D)及び(E
)で注入されたリン及び硼素イオンを拡散させ、そして
窒化物と下に位置する酸化物の薄層が完全に除去される
まで酸化物と窒化物をアタックし、そしてシリコンの表
面を露出させ、 (G)前記シリコンの露出させた区画上にゲート酸化物
層を形成し、少なくとも前記CMOS及びDMOSトラ
ンジスターのゲート電極の区画に対応して第1のレベル
(ゲート)の多結晶シリコンを形成し、 (H)該区画を限定し、リンイオンを注入し、かつ前記
P−DMOSトランジスターのn本体領域、前記PNP
トランジスターのベース領域及び前記N−DMOSトラ
ンジスターのドレイン領域を拡散させるために熱処理し
、 (I)該区画を限定し、硼素イオンを注入し、かつ前記
N−DMOSトランジスターのp本体領域、前記NPN
トランジスターのベース領域、前記P−MOSトランジ
スターのソース及びドレイン領域及び前記PNPトラン
ジスターのエミッター領域を拡散させるために熱処理し
、 (J)該区画を限定し、砒素イオンを注入し、前記P−
MOSトランジスターのチャンネルストッパーの、前記
P−DMOSトランジスターの本体接点の、前記N−M
OSトランジスターのソース及びドレイン領域の、及び
前記N−MOSトランジスターのソース及び接点の、前
記NPNトランジスターのエミッターの、NPNトラン
ジスターのコレクター領域に関連する接点領域の、及び
前記PNPトランジスターのベース領域への、前記LL
Dダイオードのアノード及びカソード領域への拡散を行
うために熱処理し、 (K)絶縁層を付着させ、前記区画を限定し、該限定し
た区画に対応して前記絶縁層に孔を開け、そして前記区
画上に、前記CMOS及びDMOSトランジスターのソ
ース及びドレインの、前記NPN及びPNPトランジス
ターのベース、エミッター及びコレクターの、及び前記
LLDダイオードのアノード及びカソードの電極を形成
することから成る方法。 6、段階(G)が完了した後に、第1のレベルの多結晶
シリコンを表面的に酸化して、少なくとも受動回路部品
が形成されるべき区画上の前記表面的に酸化された第1
のレベルの多結晶シリコン上に第2のレベルの多結晶シ
リコンを形成するようにした特許請求の範囲第5項に記
載の方法。 7、区画を限定するための多くのマスキング操作として
14の異なったマスクが利用される特許請求の範囲第6
項に記載の方法。 8、p^−シリコン基板が、1から5Ω・cmまでの抵
抗値を有し結晶学的向きが<100>のスライスである
特許請求の範囲第5項に記載の方法。 9、エピタキシャル成長したn^−シリコン層が1から
3Ω・cmまでの抵抗値を有している特許請求の範囲第
8項に記載の方法。 10、シリコンのp^−タブ領域が、固体中の単位区画
当たり8×10^1^2と2×10^1^3cm^−^
2の間の全不純物量を有している特許請求の範囲第9項
に記載の方法。 11、段階(H)で形成されたN−DMOS、P−DM
OS及びPNPトランジスターの活性領域に対応するn
シリコン領域が、固体中の単位区画当たり1×10^1
^3と3×10^1^3cm^−^2の間の全不純物量
を有している特許請求の範囲第10項に記載の方法。 12、段階(I)で形成されたN−DMOS、NPN、
P−MOS及びPNPトランジスターの活性領域に対応
するpシリコン領域が、固体中の単位区画当たり4×1
0^1^3と7×10^1^3cm^−^2の間の全不
純物量を有している特許請求の範囲第11項に記載の方
法。 13、段階(J)で形成されたn^+シリコン領域が、
固体中の単位区画当たり10^1^5と10^1^6c
m^−^2の間の全不純物量を有している特許請求の範
囲第12項に記載の方法。
Claims: 1. A semiconductor substrate having a plurality of circuit components formed on a single monolithic substrate of semiconductor material and having a low doping level of impurities of a first type of conductivity. and an epitaxial layer with a low doping level of impurities of a second type of conductivity, at least a vertical PNP with a separated collector.
Bipolar junction transistors and vertical NPN bipolar junction transistors and/or low leakage diodes, and at least lateral P-MOS and N-MO
S transistor and vertical N-DMOS and P-DMO
A semiconductor device characterized in that it consists of other components belonging to the group consisting of S transistors. 2. The semiconductor material substrate with a low doping level is boron-doped with a resistance value between 1 and 5 Ω·cm.
^ - A slice of single-crystal silicon in which the epitaxially grown layer has a resistance value between 1 and 3 Ω·cm and a resistance between 9 and 1.
2. A device according to claim 1, wherein the device is antimony-doped n^-silicon with a thickness of between 1 micrometer and the gate electrode of the MOS transistor is polycrystalline silicon. 3. At least the claims contain each appropriate one of the circuit components belonging to the group consisting of vertical NPN and PNP bipolar junction transistors, lateral CMOS transistors and vertical N-DMOS and P-DMOS transistors. The device according to item 1. 4. At least vertical NPN and PNP bipolar junction transistors, low leakage diodes and horizontal CMs
Claim 1 containing each appropriate one of the circuit components belonging to the group consisting of OS transistors
Devices listed in section. 5. Formed on a single substrate, and lateral P-MOS transistor and lateral N-MOS transistor (CMOS
), vertical P-DMOS transistor, vertical N-DMO
A method of manufacturing a semiconductor device comprising a plurality of circuit components belonging to the group consisting of S transistors, vertical NPN transistors, vertical PNP transistors with separated collectors and low leakage junction diodes (LLDs), the method comprising: ) The P-MOS, N-DMOS, P-DMOS,
an n^+ buried layer on a p^- single crystal silicon substrate corresponding to the section where the NPN and PNP transistors and the LLD diode are to be formed; a p silicon buried layer corresponding to the section where the N-MOS transistor is to be formed; ,
and the n corresponding to the section where the P-DMOS and PNP transistors and the LLD diode are formed.
^+ a p-silicon buried layer adapted to rest on the buried layer, and further a bottom isolation region of p-silicon around said buried layer and away from the same epitaxially grown n^-silicon layer; (B) The entire surface of the device is thinly oxidized, and the N-M
(C) depositing a layer of silicon nitride over the active regions of the circuit component being fabricated; D) implanting phosphorus ions for a deep n^+ diffusion to define the section and form a connection region with the n^+ buried layer and an anode shield region of the LLD diode; Boron ions are implanted to define the section and form a deep p^+ diffusion region for forming an upper isolation region, an anode region of the LLD diode, and a connection region with the p silicon buried layer, and (F) nitriding. growing a surface layer of oxide in the areas not covered by the oxide layer to form a thick field oxide isolation structure;
The expansion of the p^-tab region by diffusion is continued until it joins the upper part of the buried layer, and the steps (D) and (E) are continued.
) to diffuse the implanted phosphorus and boron ions and attack the oxide and nitride until the thin layer of nitride and underlying oxide is completely removed, exposing the silicon surface, (G) forming a gate oxide layer on the exposed sections of silicon and forming a first level (gate) of polycrystalline silicon corresponding to at least the sections of gate electrodes of the CMOS and DMOS transistors; (H) defining the section and implanting phosphorus ions into the n-body region of the P-DMOS transistor;
heat treating the base region of the transistor and the drain region of the N-DMOS transistor to diffuse it; (I) defining the section and implanting boron ions; and p-body region of the N-DMOS transistor, the NPN
heat treating to diffuse the base region of the transistor, the source and drain regions of the P-MOS transistor and the emitter region of the PNP transistor; (J) defining the section and implanting arsenic ions;
The N-M of the main body contact of the P-DMOS transistor of the channel stopper of the MOS transistor
of the source and drain regions of the OS transistor, and of the source and contact of the N-MOS transistor, of the emitter of the NPN transistor, of the contact region associated with the collector region of the NPN transistor, and to the base region of the PNP transistor; Said LL
(K) depositing an insulating layer, defining said zones, drilling holes in said insulating layer corresponding to said defined zones; A method comprising forming on the sections electrodes of the sources and drains of said CMOS and DMOS transistors, of the bases, emitters and collectors of said NPN and PNP transistors, and of the anodes and cathodes of said LLD diodes. 6. After step (G) is completed, superficially oxidize the first level of polycrystalline silicon to at least oxidize said first level of superficially oxidized silicon on the sections where passive circuit components are to be formed.
6. The method of claim 5, wherein a second level of polycrystalline silicon is formed on a second level of polycrystalline silicon. 7. Claim 6 in which 14 different masks are utilized as many masking operations to define the section.
The method described in section. 8. The method of claim 5, wherein the p^-silicon substrate is sliced with a resistance of 1 to 5 Ω·cm and crystallographic orientation <100>. 9. The method according to claim 8, wherein the epitaxially grown n^-silicon layer has a resistance value of 1 to 3 Ω·cm. 10. The p^-tub area of silicon is 8 x 10^1^2 and 2 x 10^1^3 cm^-^ per unit section in the solid.
10. The method of claim 9, having a total impurity level between 2. 11. N-DMOS, P-DM formed in step (H)
n corresponding to the active region of the OS and PNP transistor
The silicon area is 1×10^1 per unit area in the solid.
11. The method of claim 10, having a total impurity content between ^3 and 3 x 10^1^3 cm^-^2. 12. N-DMOS, NPN formed in step (I);
The p-silicon region corresponding to the active region of P-MOS and PNP transistors is 4×1 per unit area in the solid.
12. The method of claim 11, having a total impurity level between 0^1^3 and 7x10^1^3 cm^-^2. 13. The n^+ silicon region formed in step (J) is
10^1^5 and 10^1^6c per unit compartment in the solid
13. The method according to claim 12, having a total impurity content between m^-^2.
JP2035387A 1986-01-30 1987-01-30 Monolithic integrated semiconductor device containing bipolar junction transistor,cmos and dmos transistor and diode with little leakage Pending JPS62247558A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT20779B/86 1986-01-30
IT19231A/86 1986-01-30
IT19231/86A IT1188609B (en) 1986-01-30 1986-01-30 PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF MONOLITHIC SEMICONDUCTOR DEVICES CONTAINING BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS, CMOS TRANSISTORS AND COMPLEMENTARY DMOS AND LOW LOSS DIODES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62247558A true JPS62247558A (en) 1987-10-28

Family

ID=11155973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2035387A Pending JPS62247558A (en) 1986-01-30 1987-01-30 Monolithic integrated semiconductor device containing bipolar junction transistor,cmos and dmos transistor and diode with little leakage

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS62247558A (en)
IT (1) IT1188609B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63202971A (en) * 1987-02-19 1988-08-22 Toshiba Corp Semiconductor device
JPH02125462A (en) * 1988-11-04 1990-05-14 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof
JP2007335881A (en) * 1992-09-21 2007-12-27 Siliconix Inc BiCDMOS STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146944A (en) * 1979-02-15 1980-11-15 Texas Instruments Inc Method of fabricating monolithic integrated microelectronic semiconductor circuit
JPS56108255A (en) * 1980-01-31 1981-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor integrated circuit
JPS6072255A (en) * 1983-09-28 1985-04-24 Toshiba Corp Semiconductor ic device and manufacture thereof
JPS60249366A (en) * 1984-05-25 1985-12-10 Hitachi Ltd Semiconductor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146944A (en) * 1979-02-15 1980-11-15 Texas Instruments Inc Method of fabricating monolithic integrated microelectronic semiconductor circuit
JPS56108255A (en) * 1980-01-31 1981-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor integrated circuit
JPS6072255A (en) * 1983-09-28 1985-04-24 Toshiba Corp Semiconductor ic device and manufacture thereof
JPS60249366A (en) * 1984-05-25 1985-12-10 Hitachi Ltd Semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63202971A (en) * 1987-02-19 1988-08-22 Toshiba Corp Semiconductor device
JPH02125462A (en) * 1988-11-04 1990-05-14 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof
JP2007335881A (en) * 1992-09-21 2007-12-27 Siliconix Inc BiCDMOS STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JP2007335882A (en) * 1992-09-21 2007-12-27 Siliconix Inc BiCDMOS STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

Also Published As

Publication number Publication date
IT8619231A0 (en) 1986-01-30
IT1188609B (en) 1988-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4887142A (en) Monolithically integrated semiconductor device containing bipolar junction transistors, CMOS and DMOS transistors and low leakage diodes and a method for its fabrication
US4507847A (en) Method of making CMOS by twin-tub process integrated with a vertical bipolar transistor
US5888861A (en) Method of manufacturing a BiCMOS integrated circuit fully integrated within a CMOS process flow
US6365447B1 (en) High-voltage complementary bipolar and BiCMOS technology using double expitaxial growth
US5034338A (en) Circuit containing integrated bipolar and complementary MOS transistors on a common substrate
JP3205361B2 (en) Method for manufacturing power MOS transistor with longitudinal current
US4939099A (en) Process for fabricating isolated vertical bipolar and JFET transistors
US4639274A (en) Method of making precision high-value MOS capacitors
JP3370729B2 (en) N-channel and p-channel junction field-effect transistors using CMOS or bipolar / CMOS manufacturing method and method for manufacturing CMOS transistor
US5557131A (en) Elevated emitter for double poly BICMOS devices
JPS62277745A (en) Semiconductor integrated circuit
EP0135243B1 (en) A method of producing a semiconductor structure on a substrate and a semiconductor device manufactured thereby
KR950003931B1 (en) Semiconductor device
JPH10214907A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH0669431A (en) Method for manufacture of bipolar transistor and cmos transistor on soi substrate and these transistors
KR100227872B1 (en) Semiconductor device and process for making the same
JPS62247558A (en) Monolithic integrated semiconductor device containing bipolar junction transistor,cmos and dmos transistor and diode with little leakage
JP3470155B2 (en) Improved bipolar transistor
EP0627767B1 (en) Process for fabricating JFET transistors and capacitors
US6281565B1 (en) Semiconductor device and method for producing the same
JPH1055976A (en) Manufacture of semiconductor device having various buried regions
JPH10340965A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP2001291781A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5156984A (en) Manufacturing method for a bi-cmos by trenching
JPS59138363A (en) Semiconductor device and manufacture thereof