JPS63200568A - Cmos技術を用いたバイポーラ・トランジスタとその製造方法 - Google Patents

Cmos技術を用いたバイポーラ・トランジスタとその製造方法

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JPS63200568A
JPS63200568A JP63019442A JP1944288A JPS63200568A JP S63200568 A JPS63200568 A JP S63200568A JP 63019442 A JP63019442 A JP 63019442A JP 1944288 A JP1944288 A JP 1944288A JP S63200568 A JPS63200568 A JP S63200568A
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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、一般にシリコン半導体の処理工程、より詳細
には0MO8製造技術を用いたバイポーラ・トランジス
タ構造の製造に関する。
従来の技術 バイポーラ・トランジスタとMOSFET)−ランジス
タは、半導体デバイスの二つの異なったファミリーを代
表し、それぞれは互いに異なった利点を有する。これら
の半導体ファミリーの動作及び構造は伝統的に異なり、
従って、別々の開発経路をたどって、個々の利点を活用
してきた。例えば、バイポーラ・トランジスタは高電力
、高速、デジタル及びアナログの応用に用いるのによく
適している。一方、MOSFET)−ランジスタデバイ
スは、CMOSデバイスを形成するPMO5及びNMO
Sトランジスタを含み、低電力及び高集@密度の応用に
よく適している。
バイポーラ・1ヘランジスタの電気的作用には少数及び
多数キャリアの両方が寄与し、多数4ニヤリアの寄与す
る電流の流れに依存するCMOSトランジスタ回路とは
、伝統的に異なった方法で製造されてきた。更に、バイ
ポーラ・]−ランジスタの動作特性が半導体領域の縦形
状と同様横形状に依存するため、それらの製造は、相互
に表面動作デバイスであるCMO8t−ランジスタのそ
れと責なった経路を伝統的に取ってきた。
半導体回路の大規模集積化への現在の傾向に伴ない、バ
イポーラ回路及びMO8FET回路を同一チップ上に集
積することが有利になってぎた。
このように、多くのMO8FET回路を小さいつ■ハ面
積に配列することができ、電気的機能を行うのに用いる
ことができるが、一方、バイポーラ・トランジスタの電
流駆動能力はその様なMO8FET回路用のドライバと
して用いることができる。多くの他の応用が在り、MO
S F F 1−及びバイポーラ・トランジスタ・デバ
イスの両方の利点を一つの集積回路チップに併合して、
全体的に改良した性能を提供することができる。
バイポーラ回路とMOS F E T回路のaWJの集
積は、バイポーラ・デバイスを形成する為の伝統的段階
だけでなく、MOSFETデバイスを形成する伝統的な
工程段階をも必要とした。この様なそれぞれのデバイス
・タイプの製造に於いて共有する工程段階は極めて少数
で、従って、全体的な■稈は複雑で、長々しく、費用が
掛かり、低生産効率になりやすかった。バイポーラとC
MOSデバイスを集積することの重要性が増してきたの
で、多くの試みが■程開発に成されてきており、それに
よって、様々な構造の両タイプのデバイスを同時に製造
することかでき、工程段階の総数を最少にし、又、それ
ぞれのタイプのデバイス本来の効果或いは利点に累を及
ぼすことなく、技術を一致させる。
以上のことから、MOSFETデバイスの工程段階と非
常に両立する工程段階で製造することができるような改
良されたバイポーラ・トランジスタ・デバイスが存在す
ることが必要であることは明らかである。関連して必要
となるのは、バイポーラ・デバイス及び、その[i方法
であり、それにより、トランジスタがより少ない面積を
占め、改良された効果を上げる結果となる。
問題点を解決する為の手段及び作用 本発明に従い、説明するバイポーラ・デバイスの構造及
びその製造方法により、対応する従来技術のデバイス及
び工程技術に伴なう不利や欠点を削減或いは除去する。
本発明により、様々な形のバイポーラ・デバイスをM 
OS F E Tデバイスの構造と同時に製造する。本
発明による工程段階はバイポーラ及びMOSFETデバ
イスの形成に最大限に活用するだけでなく、受面積のバ
イポーラ・トランジスタの製造をもまた可能にする。
本発明の好ましい形に於いて、バイポーラ・トランジス
タのNウェルを、PチャンネルMO8FETデバイスの
形成によく用いられる半導体ウェルの形成と同様の方法
で、pl板に形成する。Nウェルを厚いフィールド酸化
物或いは伝統的なシリコン工程技術を用いたトレンチに
より分離する。
イれから薄いゲート酸化物を成長させて、バイポーラ及
びMO8FETトランジスタのウェルを覆っているウェ
ハの表面を覆う。それから薄いポリシリコンの層をその
薄いゲート酸化物の上に被着する。バイポーラ・トラン
ジスタのNウェルをパターン形成し、イオン注入してP
形の本質的なベース領域(内部活性ベース領域)を形成
する。開口部を、薄いポリシリコンとグー1−酸化物を
通ってその本質的なベース領域まで形成する。多結晶シ
リコン(以下ポリシリコンと呼ぶ)層をウェハの表面上
に被着し、イオン注入してMO8FETトランジスタの
ゲート・コンダクタ及び、またバイポーラ・トランジス
タのポリエミッタ構造を形成する。ドーピングしたポリ
シリコンはゲート酸化物開口部を通って本質的なベース
領域と接続する。ゲート及びポリエミッタの構造に、更
に、その上に二酸化シリコン(以下酸化シリコンと呼ぶ
)絶縁物を被着し、それを下方に異方性エツチングして
酸化物側壁をポリシリコン・エミッタ及びゲート構造上
に形成する工程を施ず。ポリシリコン・ゲート構造の側
壁酸化物により、軽くドーピングしたドレイン領域をN
チャンネルMO3FETトランジスタ中に形成すること
が容易になる。バイポーラ・トランジスタに於いて、ポ
リエミッタの側壁酸化物を用いることにより、コレクタ
領域と非本質的なベー゛ス領域(外部ベース・コンタク
ト領域)を半導体エミッタ領域から離して形成すること
が容易になる。
このウェハをマスクし、パターン形成し、イオン注入を
して、N+コレクタ領域をバイポーラ・トランジスタ領
域に、ソース及び、ドレイン領域をNMO8トランジス
タ領域に形成する。同様に、このウェハを処理してイオ
ン注入したP+領域を形成し、非本質的な半導体ベース
領域をバイポーラ・トランジスタに定め、ソース及び、
ドレイン領域をPMO8t−ランジスタに相当させる。
MO8FETデバイスのソース及び、ドレイン領域は、
対応するゲート・コンダクタに対し自己整合し、バイポ
ーラ・デバイスのコレクタ、非本質的なベースはポリエ
ミッタに対し自己整合する。
MOS F E ”MFj造技術に従い、ソース及び、
ドレイン、ゲート・コンダクタの構造は、バイポーラ・
トランジスタの非本質的なベース、コレクタ、ポリエミ
ッタの構造と共に、ケイ化物(シリサイド)にされる。
ウニハエ稈の間、その温度を十分に上昇させて、ポリエ
ミッタのN形不純物をゲート酸化物開口部を通してベー
ス領域まで打ち込む。
このようにして、埋込エミッタを形成する。続いて、絶
縁、金属化、パシベーション工程を行うことにより、様
々なi・ランジスタ構造を一緒に接続し、また完成した
ウェハを環境から保護する。
本発明の別の実施例に於いて、入れ子にした構造(ネス
トjI4造)よりもむしろ、壁に囲まれたエミッタ構造
(ウォールド・エミッタ構造)は、同様に、MO8FE
Tデバイスの製造と両立する工程段階を用いて構成する
こともできる。この壁に囲まれた型のエミッタ構造で、
かなり緻密なデバイスを構成することができる。
しかし、本発明の別の実施例に於いて、バイポーラ・ト
ランジスタのNウェル領域の部分を、非本質的なベース
の部分に隣接して半導体ボディの表面に形成する。接触
するN及6p半導体領域上にケイ化チタン(ヂタニウム
シリザイド)を形成し、それにより、ショットキ障壁ダ
イオードを形成する。ショットキ・ダイオードをバイポ
ーラ・トランジスタのベースとコレクタ接続の両側にま
たがって平行に構成し、それにより、ショットキ・クラ
ンプド・トランジスタになる。
さらなる特徴と利点は、次の、より詳細な本発明の様々
な実施例の説明により、添付図面に示ず様に、明らかに
なるが、図面中、類似参照符号は同一部分、領域を示す
ものである。
実施例 文中に説明されるように、本発明を典型的なNPNバイ
ポーラ・トランジスタの製造ににって明らかにする。C
MO8t−ランジスタ製造の関連する伝統的な段階を参
照にするが、詳細の事項はここでは図に表わさない。
さて、図を参照して、とくに第1図について説明をする
が、本発明によるバイポーラ・トランジスタのt[iは
バイポーラ及びCMO8t−ランジスタの両方を製造す
るのに適した電気的特性を有する半導体基板10を選ぶ
ことから始める。シリコン基板材料は、P形導電性、結
晶方位<100>、約10・cmのS電性のものが好ま
しい。局所的に薄い熱酸化シリコン12をその基板10
の表面を覆うように成長させる。薄い窒化シリコン層1
4を減圧化学的気相成長法(LPGVD)工程などによ
って、そのウェハ上に被着する。窒化シリコン14を覆
うのは、フ第1・レジスト材料16の層であるが、ウェ
ハの表面に拡げ、それをパターン形成してNウェルの場
所を定める開口部18を定める。同様の開口部をフォト
レジスト16に定め、PMO8i−ランジスタに関連す
るNウェルを形成する。窒化シリコン層14と酸化シリ
コン層12の一部分を伝統的なエツチング工程によりマ
スク開口部18が定める領域に於いて除去する。
次に、イオン注入20をN形不純物を用いて施し、基板
10のマスク開口部にNウェル22を形成する。その注
入は十分なエネルギ一単位で行ない浅いNウェル22を
形成する。リンをN形不純物注入として、約5E 12
 (5X 1012) atoms/α2の吊で用いる
ことができる。他のN形不純物や量を用いても満足な結
果を得ることができる。
第2図に示すように、ウェハをシリコン酸化雰囲気にざ
らし、そこに於いて薄い酸化シリコン層24をNウェル
領域22の上に成長させる。ここで、フォトレジスト・
マスク16を除去した状態が示され、又、Nウェル22
は下方に拡散されるが、これはNウェル酸化物24を成
長させるとぎに用いた温度に起因する。薄い酸化及び窒
化シリコン層12及び14をそれから除去する。
第3図に説明するように、新しい酸化シリコン層26を
基板10の表面に成長させるが、緩衝用酸化物から成っ
ている。被着した窒化シリコン層28から成る酸化マス
クを酸化物層26の上に形成する。フォトレジスト材3
0の層をウェハの表面上に広げ、パターン形成してNウ
ェル22の周四を囲んで開口部32と34を定める。窒
化シリコン28と酸化シリコン26を開口部が定める領
域で伝統的なエツチング技術を用いて除去する。
シリコン基板10の一部分も同様にエツチングして、マ
スク開口部32と34が定める領域に四部を形成する。
マスク開口部32と34により、厚いフィールド酸化物
を形成する領域を定め、それにより、基板材料10を下
方に適切な程度までエツチングして、十分に厚いフィー
ルド酸化物を、基板10の表面より埋め込んだ位置に、
形成する。
ウェハをボロンでイオン注入してP形チャネル・ストッ
プ領域36及び38を形成する。そのウェハを高温蒸気
雰囲気にさらして厚いフィールド酸化物を基板1oのマ
スクをしていない領域に成長させる。特に、開口部32
及び24の下に位置するシリコン基板材を、厚いフィー
ルド酸化物が成長するまで消耗する。この厚いフィール
ド酸化物40及び42を第4図に描くが、シリコン酸化
物層26、窒化物層28、フォトレジスト・マスク30
を除去した後である。
= 13− バイポーラ・トランジスタとMOS F E T トラ
ンジスタとの接続に使用するのに適したNつエルを形成
する一方法を以上に説明した。代わりとして、十分にド
ーピングしたN形埋込層を括板10中に、その上に被着
した半導体材料のN形エピタキシャル層で形成すること
ができる。厚いフィールド酸化物領域をエピタキシャル
層中に形成して、上記に述べたものと同様に、回路間に
相互の分離を提供することができる。更に、Pウェルを
ウェハの別の領域に形成してNMO8l−ランジスタと
の接続に使用することができる。
さて、第5図を説明するが、薄く高品質のゲート酸化物
44をシリコン・つIハの表面に成長させる。高品質の
ゲート酸化物は、まず薄い犠牲的な酸化物層を成長させ
、それを窒化シリコンの被覆物と共に酸化してから、そ
の酸化物を除去することにより形成することができる。
プリゲート或いは犠牲的酸化物によりクーイ(に001
)の白リボン効果を除去するが、この白リボン効果は、
窒化シリコンの被覆物がウェハの好ましくない領域に形
成されるという特徴を示すものである。いずれにしても
、高品質のゲート酸化物44は、プリゲート酸化物を除
去した後でシリコンウェハ上に成長させて窒化物を除去
する。このゲート酸化物44を、ゲート・コンダクタが
MO8FETI−ランジスタのトランスファー・チャネ
ルから離れるのに十分な深さに形成する。このゲート酸
化物44の上にポリシリコンの層46を被着する。この
ポリシリコン層46は薄く、約1,000人の厚さであ
る。フォトレジスト・マスク48をウェハの表面にスピ
ン湿布し、パターン形成して、半導体の本質的なベース
領域をNウェル22に形成するための開口部50を定め
る。なるべくなら、マスクした開口部50は厚いフィー
ルド酸化物領域40及び42の中間に形成する。ポリシ
リコン46は主としてパシベーション層として機能を果
たし、ゲート酸化物層44に入り込んで汚染するのを防
ぐ。しかし、このポリシリ」ン46はそこを通してイオ
ン注入ができるくらい十分に簿くな番ノればならない。
ボロン注入を約1E14(IXlo”) atoms/
cm2の量で行なう。この注入52は不純物をNウェル
22の表面近くに付けるようにして行なう。
この注入量は、必要なトランジスタ利得(hfo)及び
バイポーラ・]・ランジスタの破壊電圧に合わせること
ができる。一層高い破壊電圧は一層深いベース注入領域
54及び横に一層広い領域を必要とするが、これは高電
圧及びアナログの応用に用いるバイポーラ・デバイスに
適用する一層高い電圧に伴なって関連する電界(強度)
を減少するためである。一方、高性能で高速のバイポー
ラ・デバイスでは、ベース領域54は薄り、注入量は最
少でなければならない。
それから7オトレジスト48を除去し、そして新しい層
56をウェハ上に広げ、パターン形成して、エミッタ領
域を半導体ベース領域54に置くために開口部58を定
める。エミッタはベース領域54の中心にあるので、前
者は本質的なベース54に関して「入れ子Jなる。第6
図に示すように、ゲート酸化物44及び薄いポリシリコ
ン46をエツチングし、それにより本質的なベース領域
54の一部の表面が露出する。その本質的なベース領域
54の露出する部分を定める窓60も同様に効果的なエ
ミッタ領域を定めるが、そのエミッタ領域は続いてその
ベース領域54に接合部を形成する。窓60はデグレイ
ズ工程(不純物を含む酸化膜を除去する工程)を行ない
、綺麗な表面を本質的なベース領域54に得る。
図面の第7図に関して、より一層厚いポリシリコンロ2
の層をウェハの表面に覆うように被着する。このポリシ
リコン層62を第一の層46のそれと01合し、ポリシ
リコンの同質の層を形成するが、約4,000人の厚さ
のものが好ましい。第7図に示すように、ポリシリコン
ロ2を窓6oで、下にある半導体の本質的なベース領域
54と接続する。合成されたポリシリコン層62に、砒
素或いはリンなどのN形不純物の注入64を、十分にド
ーピングした構造になるまでの量で、施す。
本発明のバイポーラ・トランジスタを、対応するMO3
FETデバイスの同時製造を顧Ii#せずに構成した場
合、ポリシリコン46及び62の二層を別々に被着する
必要がなく、むしろ、Mい−っの層を第7図で示す段階
で被着することができる。
言い替えれば、MO3FETゲート構造を必要としない
場合、ゲート酸化物の統合は重要な問題ではなく、従っ
て、第一の薄いポリシリコン層46の不動態化機能は必
要ではない。
さて、第8図を説明するが、フォトレジス1へ祠70を
ウェハ上に広げ、パターン形成してポリエミッタ68を
定める。このフォトレジスト材70を点線72及び74
の外側にある領域の所で除去する。PMO3及びNMO
Sデバイスのゲー1へ構造の周囲も同じく定める。ポリ
シリコンロ2も同様に点線72及び74の外側にある領
域で伝統的なエツチング工程により除去する。ポリエミ
ッタ68及びM OS F E T トランジスタのゲ
ート構造は(示されていないが)、この様に定める。
第9図に、P形ベース領域54に関して位置Jるポリエ
ミッタ68を説明する。重要なことには、このポリエミ
ッタ68は本質的なベース領域54をゲート酸化物44
に形成される窓領域60の所で接続する。同様に重要な
ことに、ベース領域54の周囲はポリエミッタ68の側
壁76及び78を越えて外側に拡がっている。続いて形
成される非本質的なベース領域及びコレクタ領域を本質
的なベース領[54と接触して形成することができ、又
ポリエミッタ68に関して自己整合することかできるよ
うにするために、このことは重要である。
その為に、P形の本質的なベース領域54を示されてい
るよりもさらにずっと横に、又、Nウェル22の全表面
にわたって広げることができる。
ポリエミッタ68を定めた後、MO8FETトランジス
タのゲート・コンダクタど共に、厚いシリコン酸化物の
層80をウェハの表面に被着する。
この酸化物80はl PCVD技術を用いて第9図に示
すように被着し、絶縁酸化シリコンの共形の(コンフォ
ーマル)層を形成することができる。
被着した酸化シリコン80を反応性イオンエツチング工
程などにより下方に異方性にエツチングする。このエツ
チング工程は、酸化シリコンの層が下方向にその様な酸
化物層80の厚さと実質的に等しい深さまで除去される
まで進めてよい。酸化シリコン80は異方性を有して除
去される為、破線で示され、参照符号82と84で認め
られるものが残存部全部である。このエツチング工程の
異方性質はポリエミッタ68の側壁上の酸化シリ]Iン
仝部を除去するのには効果がないが、これは、酸化シリ
コンがポリエミッタロ8或いはフィールド酸化物領域4
o及び42の上にあるもののように、縦に測った場合、
他の領域でよりもこの領域で、より一層厚いからである
任意の窒化シリコン層は(示されていないが)、ポリエ
ミッタ68に被覆して異方性エツチングの間の犠牲層と
して、又、次のイオン注入の間のイオンがその間を通過
するのを防ぐ阻止層として共に機能を果たすことができ
る。この任意の窒化物層はフォトレジスト70を被着す
る前にポリシリコンロ2に被着して、パターン形成する
MO8FETトランジスタのポリシリコン・ゲート・]
ンダクタは典を的なバイポーラ・トランジスタの製造中
に形成するが、これも又、絶縁酸化シリコンの同じよう
な堆積物をその側壁に含む。
上に述べたように、NMOSトランジスタ・ゲート・コ
ンダクタの側壁酸化物は軽くドーピングしたドレイン領
域の形成を容易にするが、この領域は受面積のNMOS
デバイスの処理に於いて重要である。
第10図により、側壁酸化物82及び84で周囲に境界
を設けたポリエミッタ68説明する。ウェハも同様に7
オトレジスト86の層を伴なっている状態で示されてい
るが、パターン形成してコレクタ領域をNウェル22に
定める開口部88を形成する。このコレクタ領域の上に
ある薄い酸化物44はイオン注入以前に任意に静く或い
は除去することができる。イオン注入92をウェハの上
に7111が、リン或いは砒素を用いてN+コレクタ領
域90をNウェル22に形成する。このN+コレクタ領
域90はベース領域54と接触している。
本質的なベース領域54の、側壁酸化物84の外側の端
の向こうに横に拡がっているその部分は、逆の不純物注
入により、埋め合わせ、又は逆ドーピングしてN コレ
クタ領域90の一部になるようにする。代わりに、精密
なパターン整合により、本質的なベース領域を]レクタ
領域まで広げる前の所で終りにすることができる。これ
により一層低い寄生キャパシタンスに終り、ブレークダ
ウン電圧能力を増加する。
第10図に示すように、コレクタ領域90はポリエミッ
タの側壁酸化物84に関して自己整合し、本質的なベー
ス領域54と接触する。更に、フォトレジスト層86の
マスクの位置合わせは重大問題ではないが、これは開口
部88の周囲の端が一般的に厚いフィールド酸化物42
及びポリエミッタ68の上になければならない限りに於
い−Cは例外である。フォトレジスト86を、ポリエミ
ッタ68を覆うようにその端を置くために、パターン形
成することにより、N形注入不純物をポリエミッタ68
に入れることができる。これは、注入不純物とポリエミ
ッタ68のそれが同じ物なので重要ではない。同時にN
 コレクタ領域90を形成し、対応するソースとドレイ
ン領域をNMOSトランジスタ中に形成することができ
る。
さて、第11図について説明するが、フォトレジスト・
マスク86を除去してから、フォトレジスト材の追加の
層94をウェハの表面に広げる。
このフォトレジスト94をパターン形成して、非本質的
なベース領域をNウェル22内に置くための開口部96
を定める。フォトレジスト・マスク94の、非本質的な
ベース領域を形成する整合はコレクタ領域に形成するの
に用いるマスクよりもやや(重大である。イオン注入9
8により幾らかのP+イオンをN+ポリエミッタ68に
ドライブすることができる。しかし、入れ子型のポリエ
ミッタに於いて、酸化物44の一部によりポリシリコン
・エミッタが本質的なベース領域54から離れており、
従って、P形不純物はポリエミッタ68の重大でない位
置に打ち込まれる。上記に説明された任意の窒化物層は
P形注入89がN形ポリエミッタ68に影響するのを防
ぐことになる。
非本質的なベース領域は、主として、本質的なベース領
域54との電気的接続を形成する為に提供される。バイ
ポーラ・トランジスタの能動的トランジスタ動作はこの
本質的なベース領域54に発生し、従って、半導体領域
はコレクタ90(及びNウェル22)とエミッタ領域の
間に、続いて形成される。
ボロンのようなP形不純物をウェハの開口部分に注入9
8し、それにより、P+の非本質的なベース領域100
をバイポーラ・トランジスタに形成する。同様の方法で
、ソースとドレイン開口部をPMOSトランジスタ領域
の7オトレジス1−・マスク94に形成し、バイポーラ
・トランジスタと同時にイオン注入することができる。
このフォトレジスト層94をそれから除去する。
第11図に示した様に、非本質的なベース領域100を
ポリエミッタの側壁酸化物に関して自己整合する。重要
なことには、半導体領域90及び100は共に、ポリエ
ミッタ68に関して、側壁酸化物82及び84を含み、
自己整合される。前述のポリエミッタ構造で、薄いゲー
ト酸化物44のエミッタ開口部の位置は幾らか相違する
かもしれないが、酸化物開口部の中心にあるエミッタ領
域が非本質的なベース100か或いは」レクタ90のど
ちらかに浸蝕するような事を引き起こすことはない。酸
化物開口部の端とコレクタ領域90との距離はエミッタ
ーコレクタの放電破壊電圧とバイポーラ・トランジスタ
の利得とに関係する。
入れ子及び壁に囲まれたエミッタ型の両方の構造に於い
て、それらの領域がイオン注入或いは別な方法で形成さ
れる場合、側壁酸化物84により、最少距離がエミッタ
領域とコレクタ領域の間に存在することが確実になる。
もちろん、エミッタとコレクタ領域の側面の拡散により
、そこの間を空ける効果を及ぼすことができる。
バイポーラ・トランジスタのコレクタ領域90及び非本
質的なベース領域100をパターン形成を(示していな
いが)行ってから、そこの上にあるゲート酸化物44を
除去する。同様の方法で、MO8FETトランジスタの
ソースとドレイン領域のゲート酸化物も除去する。それ
からウェハの表面を第12図で示すように、チタンの層
102で覆い、パターン形成する。バイポーラ・1−ラ
ンレスタだけを形成するような一定の状態では、プラチ
ナの層を用いることができる。第12図に、コレクタ領
域90及び非本質的なベース領域100をチタン金属で
覆うのを示す。ポリエミッタ68をチタンの導電層10
2で覆うのも同様に示す。
伝統的なシリコン工程技術に従い、それから「ウェハを
・熱してケイ化チタンを以前にブタンで覆った領域の上
に形成する。むしろ、窒素雰囲気中のチタンに反応させ
て、導電性の窒化チタンを同様に形成した方がよいかも
しれない。シリコン反応させてシリサイド(ケイ化物)
を形成した後に存続する余分なチタンをそれから除去す
る。チタン金属層102をエツチングして、それにより
、バイポーラ及びMO8FETt−ランジスタの電気的
接触の表面だけをその様な金属で覆う。ウェハの上昇し
た温度は、ポリエミッタ68のN″−不純物を本質的な
ベース領域54まで下方に拡散覆るのにも効果があり、
それにより、N4− ]:ミツタ領域104をバイポー
ラ・トランジスタに形成する。
プラチナをチタンの代わりに用いた場合、焼なまし処理
をプラチナを被着する前に行なうことができる。このよ
うにしてエミッタを形成することにより、ポリエミッタ
68と半導体エミッタ領域104の間に押込エミッタ・
コンタクトを形成する。
永久的な電気接触はエミッタ領域104に直接ではなく
、むしろ導電性ポリエミッタ68を通して施す。
第13図に実質上完全な形のウェハを、非本質的なベー
ス領域100及びコレクタ領[90のそれぞれを覆って
いるケイ化ヂタン106及び108とともに描く。ケイ
化チタン層110も同様にポリエミッタ68の上面を覆
ってそこに電気的に良い接触を提供する。それから絶縁
の層112をウェハに被覆してパターン形成し、コレク
タ領域90及び非本質的なベース領域100のケイ化物
界面に開口部を形成する。第13図では示されていない
が、開口部を同様に絶縁物112中にポリエミッタ68
に対して離れた位置に形成する。金底層をウェハ上に被
着しパターン形成してコレクタ・コンダクタ114、ベ
ース・]ンダクタ116、及びエミッタ・コンダクタを
形成する。
第13図のウェハ構造の平面図を第14図に示す。ポリ
エミッタ68をウェハのフィールド酸化物領域120上
に形成されるオフ・サイト(離れた位置の)拡張パッド
と共に示す。電気接触122をコンタクト中にポリエミ
ッタ拡張パッド118と接触して形成する。結果として
、エミッタ・コンタクト122も同様にポリエミタ68
を通して埋込エミッタ104と電気的に接触する。第1
4図で分るように、エミッタ104はベース領域54内
で入れ子に(ネスト状に)なっており、ポリエミッタ6
8の接触領域によりベース領域54に関して定められる
位置にある。
以上にNPNバイポーラ・トランジスタの製造及び結果
として得られる構造を説明した。当業者はこの文中の説
明をPNPバイポーラ・トランジスタを製造するのに利
用することができる。適切な動作の特性を持つPNPト
ラジスタを得るために、様々な半導体の不純物領域、又
、或いは不純物濃度を、変更することは必要であろう。
同様に、MO8FET1〜ラジスタをPNPバイポーラ
・トランジスタと共に製造する場合、ゲート・コンダク
タにドーピングする不純物を変えることも必要かもしれ
ない。
第15図及び第16図は、壁に囲まれたエミッタ・バイ
ポーラ・トランジスタ124の断面図および平面図のそ
れぞれを示す。本実施例に従って構成したバイポーラ・
トランジスタはポリエミッタ68の端の下に入れ子にな
り、又、それから引っ込んでいるベース領域54にエミ
ッタ開口部を持たない。それどころか、ポリエミッタ1
26は実質的にエミッタ領域128の対応する幅と等し
い幅を持ち、そして、そこで十分に接触している。
N形不純物をポリエミッタ126から本質的なベース領
域54まで拡散すると、大ぎな面積のエミッタ128が
それにより形成される。前述のものと比べ、同じ自己整
合の特徴がトランジスタ124の形成に関してたとえ存
在しても、バイポーラ・トランジスタ124を一層小さ
なウェハ面積を用いて作ることができる。押込エミッタ
128はポリエミッタ126に関して入れ子にする必要
がないので、より小さなウェハを用いるトランジスタを
形成することができる。第14図に説明する実施例のよ
うに、第16図のトランジスタ124はオフ・サイト・
エミッタ・]ンタクl−144を含んでいる。
第17図に於いて、第13図のものと類似するバイポー
ラ・トランジスタ構造を説明するが、さらにはショット
キ・クランプド・ベース・コレクタ接合を含んでいる。
その結果、Nウェル22の一部分146をウェハの上に
、非本質的なベース領域100に接続して形成する。導
電性のケイ化物148はNつlルの表面部分146と非
本質的なベース100の両方の上にあり、それにより、
金属障害コンタクトをその間に形成する。結果として、
バイポーラ・トランジスタのベース・コレクタ接合部が
ショットキ・ダイオードに対して平行に形成され、従っ
て、トランジスタが導電状態になった時に飽和するのを
防ぐことになる。
炎亙孜皇月遣 前述のことから、バイポーラ・トランジスタの製造段階
及びその結果から得られる構造を説明した。本発明によ
るバイポーラ・トランジスタ製造の技術的な利点は、M
OS F E T トランジスタの形成と両立し得る段
階を用いて構成することができるということである。従
って、本発明に付随する技術的な利点は、MO8FET
トランジスタ及び本発明によるバイポーラ・トランジス
タをウェハ上に共有して製造することができ、それによ
ってバイポーラとMO8FE、Tトランジスタの集積を
簡単にすることができるということである。
前述の本発明の他の技術的な利点は、MO8FET製造
技術を用いることにより自己整合のバイポーラ・トラン
ジスタを極わずかなウニ八面積を用いて構成することが
できるということである。
結果として、より少ない寄生キャパシタンスがある限り
、バイポーラ・トランジスタの電気的作用が高まり、又
、結果として生じるその高周波動作が拡がる。
さらに本発明の他の技術的な利点により、入れ子及び壁
に囲まれたポリエミッタ・バイポーラ・トランジスタを
構成することができる。非本質的なベース及びコレクタ
領域をポリエミッタに関し反対の両側に形成しポリエミ
ッタの両端に関して自己整合するという製造段階が簡単
になる。ポリエミッタに形成した側壁酸化物は、対応覆
るコレクタ及び非本質的なベース領域をエミッタから間
を開け、それにより、接合の突抜()現象を確実に避け
るいう技術的な利点を提供する。
さらに本発明の他の技術的な利点は、ショットキ・クラ
ンプド・バイポーラ・トランジスタがMO8FETトラ
ジスタと両立する製造段階を用いて簡単に製造されると
いうことにある。
本発明の好ましい実施例を、特定のバイポーラ・トラン
ジスタ構造と製造方法に関して説明したが、詳細につい
ての多くの変更は、技術的選択事項として、添付の特許
請求の範囲で定めるよう、本発明の精神と範囲にそむく
ことなく、実行できることは理解されよう。
以上の説明に関連して、更に、下記の項を開示する。
(1)  バイポーラ・トランジスタを@造する方法に
於いて、 第一の導電型の半導体つlルを半導体ボディの表面に形
成し、 第二の導電型の半導体ベース領域を前記半導体ウェルに
形成し、 前記第一の導電型の多結晶シリコン・エミッタ構造を前
記半導体ベース領域と接触して形成して、前記■ミッタ
構造が側壁を有し、 絶縁物を前記多結晶シリコン・エミッタ構造の前記側壁
に形成し、 第一の導電型の半導体コレクタ領域を前記ウェルに、前
記エミッタ構造の前記絶縁物に関して自己整合して形成
し、 前記第二の導電型の半導体の非本質的なベース領域を前
記ウェルに、前記エミッタ構造の前記絶縁物に関して自
己整合して形成し、前記の非本質的なベース領域が前記
半導体ベース領域と隣接することと、 前記第一の導電型の不純物を前記ベース領域に提供して
、それにより、前記第一の導電型の半導体エミッタ領域
を形成する段階とを含む方法。
(2)  第1項に記載された方法で、更に、前記エミ
ッタ構造を覆う金属の一時的なブロッキング層を形成し
て、反対の導電型の好ましくない不純物が前期エミッタ
構造に入り込むのを防ぐことを含む方法。
(3)  第1項に記載された方法で、更に、前記エミ
ッタ構造と前記半導体ベース領域の間に絶縁物を形成し
、開口部を前記絶縁物に形成し、そして前記エミッタ構
造を、前期開口部を通して前期半導体ベース領域と接触
して形成することを含む方法。
(4)  第1項に記載された方法で、更に、前記ペー
ス領域と前記コレクタ領域を@配半導体ボfイの表面に
形成し、前記ベース領域と前記コレクタ領域及び前記多
結晶シリコン・エミッタ構造の一部を覆う導電性ケイ化
物を形成して電気接触の表面を提供することを含む方法
(5)  第4項に記載された方法で、更に、前記半導
体ウェルの部分を前記半導体ボディの表面に、前記ベー
ス領域に隣接して形成し、又、前記半導体ウェルと前記
ベースの両方の部分を覆う金属物質を形成して、それに
より障壁ダイオードを前記バイポーラ・トランジスタの
ベース−コレクタ接Rt′IIと平行に形成することを
含む方法。
(6)  第3項に記載された方法で、更に、MO8F
ETデバイスのゲート絶縁体を前記絶縁物で形成し、又
、ゲート・コンダクタを前記エミッタ構造の材料で形成
することを含む方法。
(7)  第6項に記載された方法で、更に、前記ゲー
ト絶縁体を前記エミッタ絶縁物を形成するのと同時に形
成し、前記ゲート・コンダクタを前記エミッタ構造を形
成するのと同時に形成することを含む方法。
(8)  第6項に記載された方法で、更に、側壁絶縁
物を前記エミッタ構造に、対応する側壁絶縁物を前記ゲ
ート・コンダクタに形成するのと同時に同じ工程により
形成することを含む方法。
(9)  16項に記載された方法で、更に、第−型の
MO3FETデバイスのソース及びドレイン領域を、前
記の非本質的なベース領域を形成づるときに形成し、第
二型のMO8FETデバイスのソース及びトレイン領域
を、前記の非本質的なコレクタ領域を形成するときに形
成することを含む方法。
(10)  バイポーラ・トランジスタに於いて、第一
の導電型の半導体ウェルと、 前記ウェルの上にあり実質的にその一方からもう一方に
拡がる導電性多結晶シリコン・スj・ライブで、前記多
結晶シリコン・ストライプの前記片側が前記半導体ウェ
ルを越えて横に拡がり、前記多結晶シリコン・ストライ
プの下にある第二のIJ導電型半導体の本質的なベース
領域と、前記多結晶シリコン・エミッタ・ストライプと
接触して、前記の本質的なベース領域に形成される半導
体エミッタ領域、及び、 前記多結晶シリコン・エミッタ・ストライプと、前記の
非本質的なベース領域と前記の本質的なベース領域と電
気接触して形成される前記コレクタ領域の反対側に形成
される非本質的なベース領域と]レクタ領域とから成る
バイポーラ・トランジスタ。
(11)  第10項に記載されたバイポーラ・I−ラ
ンジスタで、更に、前記の非本質的なベース領域、前記
コレクタ領域、及び前記半導体ウェルを越えて横に拡が
る前記多結晶シリコン・エミッタ・ストライプとに接触
して形成されるそれぞれの電極を含むバイポーラ・トラ
ンジスタ。
(12)第10項に記載されたバイポーラ・トランジス
タで、更に、前記ベース領域に形成したエミッタ領域か
ら成り、前記多結晶シリコン・エミッタ・ストライプの
対応する幅より短い幅を有する入れ子の埋込エミッタを
含むバイポーラ・トランジスタ。
(13)  第10項に記載されたバイポーラ・トラン
ジスタで、更に、前記多結晶シリコン・エミッタ・スト
ライプ及び前記ベース領域との間の絶縁物と、又、前記
ベース領域と接触して形成される前記多結晶シリコン・
エミッタ・ストライプを通る前記絶縁物中の開口部を含
むバイポーラ・トランジスタ。
C14)  第10項に記載されたバイポーラ・トラン
ジスタで、更に、前記ベース領域と接触する前記多結晶
シリコン・エミッタ・ストライプから成る壁に囲まれた
エミッタと、前記エミッタが実質的に前記多結晶エミッ
タ・ストライプの対応Jる幅と等しい幅から成ることを
含むバイポーラ・トランジスタ。
(15)第10項に記載されたバイポーラ・トランジス
タで、更に、前記多結晶シリコン・エミッタ・ストライ
プの側壁絶縁物と、そこに於いて前記非本質的なベース
領域と前記コレクタ領域が前記側壁絶縁物に関して自己
整合4−ることを含むバイポーラ・トランジスタ。
(16)極性が交互に代わる導電性の領域を有する横型
バイポーラ・トランジスタに於いて、第−の導電型の不
純物ウェルと、 前記第一の導電型の前記不純物ウェルに形成された第二
の導°市型の半導体ベース領域と、前記ベース領域内に
形成された前記第一の導電型の半導体エミッタ領域と、 前記エミッタ領域と電気接触する多結晶シリコン・コン
ダクタと、 前記多結晶シリコン・コンダクタの側壁に形成された酸
化シリコンと、 前記不純物つIルに形成され、前記側壁絶縁物に自己整
合した前記第一の導電型の半導体コレクタ領域と、 前記不純物つIルに形成され、前記側壁絶縁物に自己整
合紗た前記第二の導電型の非本質的なベース領域とから
なる横型バイポーラ・トランジスタ。
(17)  第16項に記載された横型バイポーラ・ト
ランジスタに於いて、前記」レクタ領域と前記本質的な
ベース領域が前記多結晶シリコン・]コンタクの反対側
に形成される横型バイポーラ・トランジスタ。
(18)第16項に記載された横型バイポーラ・トラン
ジスタで、更に、前記エミッタ領域が前記多結晶シリコ
ン・コンダクタと電気接触するところに形成される埋込
コンタクトを含み、また更に、前記押込コンタクトから
横にNすれて、前記多結晶シリコン・コンダクタに永久
的電気接触をもたらすコンタク1〜を含む横型バイポー
ラ・トランジスタ。
(19)第18項に記載された横型バイポーラ・1−ラ
ンジスタに於いて、前記埋込コンタクトが、前記埋込コ
ンタクトの上にある前記多結晶シリコン・コンダクタの
その部分の対応する幅J:り小ざい幅である横型バイポ
ーラ・トランジスタ。゛(20)第18項に記載された
横型バイポーラ・トランジスタに於いて、前記多結晶シ
リコン・コンダクタが、先細型で前記不純物ウェルの向
こうに拡がり、又、前記オフ・セット・コンタクトが前
記多結晶シリコン・コンダクタの端の直ぐ前に配置され
た横型バイポーラ・トランジスタ。
(21)自己整合半導体領域をバイポーラ・トランジス
タに形成する方法に於いて。
半導体ベース領域を基板の表面に形成し、ドーピングし
た多結晶シリコン層を、エミッタ領域を定める位置で前
記ベース領域ど接触して形成し、 前記エミッタ領域の向こうに横に拡がる端を持つ前記多
結晶シリコンを形成し、 コレクタ領域を前記基板の正面に前記多結晶シリコンの
端と一直線にして形成し、 前記多結晶シリコンの不純物を前記ベース領域に拡散し
て、前記エミッタ領域を形成することを含む方法。
(22)第21項に記載された方法で、更に、絶縁物を
前記多結晶シリコンの前記端に形成し、前記コレクタを
前記絶縁物と一直線にして形成することを含む方法。
(23)第22項に記載された方法で、更に、前記絶縁
体の部分を前記多結晶シリコンの周囲の端の干に形成す
ることを含む方法。
(24)第23項に記載された方法で、更に、前記絶縁
体を前記多結晶シリコンの下に形成して開口部を前記絶
縁体に定め、又、前記多結晶シリコン、を前記開口部に
前記ベース領域と接触して形成することを含む方法。
(25)第21項に記載された方法に於いて、前記多結
晶シリコンの端が第一の端を定め、又、史に、第二の端
を前記多結晶シリコンに形成し、非本質的なベース領域
を前記基板に前記第二の端と一直線に、前記ベース領域
と接続して形成することを含む方法。
(2G〕  バイポーラ・トランジスタ及び、MOS 
FETデバイスと両立するそれを製造する方法をぴ2明
する。トランジスタの本質的なベース領域54を半導体
ウェル22に形成し、グー1〜酸化物44で覆う。その
ゲート酸化物44をひろげ、ドーピングしたポリシリコ
ンをその上に被着してポリエミッタ構造68をベース領
域54と接触して形成する。側壁酸化物82.84をポ
リエミッタ構造に形成する。]レクタ領域90及び非本
質的なベ−ス領域100を半導体ウェル22に形成し、
ポリエミッタ側壁酸化物82.84の反対側の端に関し
て自己整合する。
4、」九立轟畢互11 第1図乃至第13図は、半導体ウェハの断面図で、本発
明に従う様々な製造段階を説明する。
第14図は、第13図に説明した入れ子エミッタ・バイ
ポーラ・デバイスの正面図、又は配置図である。
第15図は、壁に囲まれたエミッタ構造を用いるバイポ
ーラ・トランジスタの断面図である。
第16図は、第15図の壁に囲まれたエミッタ・バイポ
ーラ・トランジスタの正面図である。
第17図は、本発明の原理及び概念に従って形成したシ
]ツトキ・クランプド・トランジスタの断面図である。
主な符号の説明 10:Pシリコン基板 22:N半導体つIル 40.42:フィールド酸化物 44:ゲート酸化物 54:P形の本質的なベース領域 68:ポリエミッタ構造 82.84:側壁酸化物 90:N+lレクタ領域 100:P+の非本質的ベース領域 104:埋込エミッタ領域 112:絶縁層 114::]レクタ・コンダクタ 116:ベース・コンダクタ 148:導電性ケイ化物

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バイポーラ・トランジスタを製造する方法に於い
    て、 第一の導電型の半導体ウェルを半導体ボディの表面に形
    成し、 第二の導電型の半導体ベース領域を前記半導体ウェルに
    形成し、 前記第一の導電型の多結晶シリコン・エミッタ構造を前
    記半導体ベース領域と接触して形成して、前記エミッタ
    構造が側壁を有し、 絶縁物を前記多結晶シリコン・エミッタ構造の前記側壁
    に形成し、 第一の導電型の半導体コレクタ領域を前記ウェルに、前
    記エミッタ構造の前記絶縁物に関して自己整合して形成
    し、 前記第二の導電型の半導体の非本質的なベース領域を前
    記ウェルに、前記エミッタ構造の前記絶縁物に関して自
    己整合して形成し、前記の非本質的なベース領域が前記
    半導体ベース領域と隣接することと、 前記第一の導電型の不純物を前記ベース領域に提供して
    、それにより、前記第一の導電型の半導体エミッタ領域
    を形成する段階とを含む方法。
  2. (2)バイポーラ・トランジスタに於いて、第一の導電
    型の半導体ウェルと、 前記ウェルの上にあり実質的にその一方からもう一方に
    拡がる導電性多結晶シリコン・ストライプで、前記多結
    晶シリコン・ストライプの前記片側が前記半導体ウェル
    を越えて横に拡がり、前記多結晶シリコン・ストライプ
    の下にある第二の導電型の半導体の本質的なベース領域
    と、前記多結晶シリコン・エミッタ・ストライプと接触
    して、前記の本質的なベース領域に形成される半導体エ
    ミッタ領域、及び、 前記多結晶シリコン・エミッタ・ストライプと、前記の
    非本質的なベース領域と、前記の本質的なベース領域と
    電気接触して形成される前記コレクタ領域の反対側に形
    成される非本質的なベース領域とコレクタ領域とから成
    るバイポーラ・トランジスタ。
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