[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP3216716B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP3216716B2
JP3216716B2 JP02251499A JP2251499A JP3216716B2 JP 3216716 B2 JP3216716 B2 JP 3216716B2 JP 02251499 A JP02251499 A JP 02251499A JP 2251499 A JP2251499 A JP 2251499A JP 3216716 B2 JP3216716 B2 JP 3216716B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pnp
oxide film
silicon layer
forming
polycrystalline silicon
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02251499A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000223601A (en
Inventor
宏 吉田
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP02251499A priority Critical patent/JP3216716B2/en
Publication of JP2000223601A publication Critical patent/JP2000223601A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3216716B2 publication Critical patent/JP3216716B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、素子サイズの縮小
が容易なバーティカルPNPおよび/又はNPNバイポ
ーラトランジスタ(以下、V−PNP及びV−NPNと
表記する)を組み込んだBiCMOSなどの半導体装置
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of a semiconductor device such as a BiCMOS incorporating a vertical PNP and / or NPN bipolar transistor (hereinafter referred to as V-PNP and V-NPN) which can easily reduce the element size. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、V−PNPおよびV−NPNを組
み込んだBiCMOSプロセスでは、基板表面から高濃
度の不純物を拡散させてそれぞれのバイポーラのコレク
タ引き出し領域を形成していた。
2. Description of the Related Art Hitherto, in a BiCMOS process incorporating V-PNP and V-NPN, high-concentration impurities are diffused from a substrate surface to form respective bipolar collector leading regions.

【0003】図11〜13の製造工程断面図を用いて従
来の製造方法を説明する。まず、図11(a)に示すよ
うに、P型シリコン基板101上に素子領域を画定する
フィールド酸化膜102を形成した後、基板101表面
を酸化し、厚さ5〜20nmの酸化膜103を形成する
する。その後、高濃度のボロンまたはリンをイオン注入
した後、熱処理を行い、V−PNPのP型コレクタ引き
出し領域104およびV−NPNのN型コレクタ引き出
し領域105を形成する。
A conventional manufacturing method will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 11A, after a field oxide film 102 for defining an element region is formed on a P-type silicon substrate 101, the surface of the substrate 101 is oxidized to form an oxide film 103 having a thickness of 5 to 20 nm. To form. Thereafter, heat treatment is performed after high-concentration boron or phosphorus ions are implanted to form a V-PNP P-type collector lead-out region 104 and a V-NPN N-type collector lead-out region 105.

【0004】次に、図11(b)に示すように、NMO
SのPウェル106、PMOSのNウェル107、V−
PNPのN型分離領域108およびP型コレクタ領域1
09さらにN型ベース領域110、V−NPNのN型コ
レクタ領域111、P型ベース領域112を形成する。
[0004] Next, as shown in FIG.
S P well 106, PMOS N well 107, V−
PNP N-type isolation region 108 and P-type collector region 1
Further, an N-type base region 110, an N-type collector region 111 of V-NPN, and a P-type base region 112 are formed.

【0005】次に、図11(c)に示すように、全面に
成長した膜厚200〜300nmの多結晶シリコン層を
パターニングして、CMOS部にゲート電極113およ
び114を形成する。また、V−PNPのN型ベース領
域110上にもマスク層115となる多結晶シリコン層
を残す。
Next, as shown in FIG. 11C, the polycrystalline silicon layer having a thickness of 200 to 300 nm grown on the entire surface is patterned to form gate electrodes 113 and 114 in the CMOS portion. Also, a polycrystalline silicon layer serving as a mask layer 115 is left on the N-type base region 110 of the V-PNP.

【0006】次に、図12(a)に示すように、全面に
厚さ50〜100nmの酸化膜116を成膜した後、V
−NPNのエミッタコンタクト117を形成する為、そ
の部分の酸化膜116をエッチングしてシリコン基板表
面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 12A, an oxide film 116 having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the entire surface.
To form the NPN emitter contact 117, the oxide film 116 in that portion is etched to expose the silicon substrate surface.

【0007】次に、図12(b)に示すように、全面に
厚さ200〜300nmの多結晶シリコン層118を成
長させ、これに1〜2×1016cm-2のヒ素をイオン注
入する。
Next, as shown in FIG. 12B, a polycrystalline silicon layer 118 having a thickness of 200 to 300 nm is grown on the entire surface, and arsenic of 1 to 2 × 10 16 cm -2 is ion-implanted into the polycrystalline silicon layer 118. .

【0008】次に、図12(c)に示すように、レジス
ト120をマスクに、多結晶シリコン層118をエッチ
ングしてV−NPNのエミッタ電極119を形成する。
Next, as shown in FIG. 12C, the polysilicon layer 118 is etched using the resist 120 as a mask to form a V-NPN emitter electrode 119.

【0009】次に、レジスト120除去後、図13
(a)に示すように全面に厚さ50〜100nmの酸化
膜(図示せず)を成長した後、異方性のドライエッチン
グを行って、CMOSのゲート電極113および11
4、およびV−PNPのマスク層115、V−NPNの
エミッタ電極119の側壁にサイドウォール121,1
22,123,124を形成する。その後、NMOSの
ゲート電極113およびソース/ドレイン領域125、
V−PNPの外部ベース領域128へ、ヒ素をドーズ量
2〜4×1015cm-2でイオン注入する。一方、PMO
Sのゲート電極114およびソース/ドレイン領域12
6、V−PNPのエミッタ領域127さらにV−NPN
のP型外部ベース領域130へボロンまたはBF2をド
ーズ量1〜5×1015cm-2でイオン注入する。その
後、熱処理を行うことでV−NPNのエミッタ電極11
9である多結晶シリコン層からベース領域112へヒ素
が拡散し、N型エミッタ領域129が形成される。
Next, after removing the resist 120, FIG.
As shown in FIG. 2A, after an oxide film (not shown) having a thickness of 50 to 100 nm is grown on the entire surface, anisotropic dry etching is performed to form CMOS gate electrodes 113 and 11.
4, the V-PNP mask layer 115, and the V-NPN emitter electrode 119 on the side walls 121, 1
22, 123 and 124 are formed. Thereafter, the NMOS gate electrode 113 and the source / drain regions 125,
Arsenic is ion-implanted into the external base region 128 of the V-PNP at a dose of 2 to 4 × 10 15 cm −2 . Meanwhile, PMO
S gate electrode 114 and source / drain region 12
6. V-PNP emitter region 127 and V-NPN
Ions of boron or BF 2 are implanted into the P-type external base region 130 at a dose of 1 to 5 × 10 15 cm −2 . Thereafter, a heat treatment is performed so that the V-NPN emitter electrode 11 is formed.
Arsenic diffuses from the polycrystalline silicon layer 9 into the base region 112 to form an N-type emitter region 129.

【0010】次に、上述の工程で形成した素子上に形成
した層間絶縁膜131にコンタクトを開口した後、タン
グステン等でプラグ132を形成し、各金属配線133
を形成することで図13(b)に示す半導体装置が得ら
れる。
Next, after opening a contact in the interlayer insulating film 131 formed on the element formed in the above-described process, a plug 132 is formed with tungsten or the like, and each metal wiring 133 is formed.
Is obtained, the semiconductor device shown in FIG. 13B is obtained.

【0011】上記方法では、基板表面から高濃度の不純
物を拡散させてそれぞれのバイポーラのコレクタ引き出
し領域を形成している。このためにリソグラフィー工
程、イオン注入工程および熱処理工程が必要になるだけ
でなく、コレクタ引き出し領域で不純物が横方向へ拡散
することから、素子の間隔およびサイズを大きくしなけ
ればならない。
In the above method, a high concentration impurity is diffused from the surface of the substrate to form each bipolar collector leading region. This requires not only a lithography step, an ion implantation step, and a heat treatment step, but also the spacing and size of elements must be increased because impurities diffuse in the collector extraction region in the lateral direction.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、V−PNP
およびV−NPNを組み込んだ従来のBiCMOSプロ
セスにおける問題点を解決し、工程数を削減できると共
に、素子サイズの縮小が可能な製造方法を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a V-PNP
Another object of the present invention is to solve the problems in the conventional BiCMOS process incorporating V-NPN and V-NPN, to provide a manufacturing method capable of reducing the number of steps and reducing the element size.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明では、バーティカ
ルPNP及びNPNバイポーラトランジスタを組み込ん
だBiCMOSの製造方法において、少なくとも(1)
P型シリコン基板上に素子領域を画定するフィールド酸
化膜を形成した後、基板表面に第1の酸化膜を形成する
工程、(2)CMOSのゲート電極、及びイオン注入エ
ミッタ構造のV−PNP形成領域のマスクとして、内部
に酸化膜を1層又は複数層含む多結晶シリコン層を形成
する工程、(3)該CMOSゲート電極及びマスクを含
む基板全面に第2の酸化膜を形成し、少なくともバイポ
ーラトランジスタのコレクタコンタクト及びエミッタコ
ンタクト形成部位の第1および第2の酸化膜を除去する
工程、(4)前記多結晶シリコン層をパターニング時に
V−PNPのエミッタコンタクト部の前記多結晶シリコ
ン層を除去すると同時に、NPN及びPNPのコレクタ
部のシリコンをエッチングする工程、とを有する前記製
造方法により、V−PNPのエミッタコンタクト部には
前述した薄い酸化膜層を含む多結晶シリコン層があり、
下層のシリコン基板が保護されることで、工程数を削減
できるだけでなく、トランジスタサイズを縮小できる。
According to the present invention, at least (1) a method for manufacturing a BiCMOS incorporating a vertical PNP and an NPN bipolar transistor is provided.
Forming a field oxide film defining an element region on a P-type silicon substrate, and then forming a first oxide film on the substrate surface; (2) forming a CMOS gate electrode and a V-PNP having an ion-implanted emitter structure; Forming a polycrystalline silicon layer including one or more oxide films therein as a mask for the region; (3) forming a second oxide film on the entire surface of the substrate including the CMOS gate electrode and the mask; Removing the first and second oxide films at the collector contact and emitter contact formation sites of the transistor; (4) removing the polysilicon layer in the V-PNP emitter contact portion when patterning the polysilicon layer; Etching the silicon of the NPN and the collector of the PNP at the same time. The emitter contact portion of the PNP has polycrystalline silicon layer comprising a thin oxide film layer described above,
By protecting the lower silicon substrate, not only the number of steps but also the transistor size can be reduced.

【0014】又、本発明は、容量素子およびV−PNP
を組み込んだBiCMOSの製造方法において、少なく
とも(1)P型シリコン基板上に素子領域を画定するフ
ィールド酸化膜を形成した後、基板表面に第1の酸化膜
を形成する工程、(2)CMOSのゲート電極、イオン
注入エミッタ構造のV−PNP形成領域のマスクおよび
容量素子部の下部電極として、内部に酸化膜を1層又は
複数層含む多結晶シリコン層を形成する工程、(3)該
CMOSゲート電極及びマスクを含む基板全面に第2の
酸化膜を形成し、少なくともバイポーラトランジスタの
コレクタコンタクト及びエミッタコンタクト形成部位の
第1および第2の酸化膜を除去する工程、(4)前記多
結晶シリコン層をパターニング時にV−PNPのエミッ
タコンタクト部の前記多結晶シリコン層を除去すると同
時に、PNPのコレクタ部のシリコンをエッチングする
工程、とを有する前記製造方法に関する。
The present invention also relates to a capacitor and a V-PNP.
In a method of manufacturing a BiCMOS incorporating (i), at least (1) a step of forming a field oxide film defining an element region on a P-type silicon substrate and then forming a first oxide film on a surface of the substrate; Forming a polycrystalline silicon layer including one or more oxide films therein as a gate electrode, a mask of a V-PNP formation region having an ion-implanted emitter structure, and a lower electrode of a capacitor element; (3) the CMOS gate Forming a second oxide film on the entire surface of the substrate including the electrodes and the mask, and removing at least the first and second oxide films at the collector contact and emitter contact formation portions of the bipolar transistor; (4) the polycrystalline silicon layer At the same time as removing the polycrystalline silicon layer at the emitter contact portion of the V-PNP at the time of patterning, Etching the silicon Kuta part, relating to the manufacturing method having the city.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1及び図2の製造工程断面図を
用いて第1の実施形態を説明する。まず、図1(a)に
示すように、従来の製法と同様にしてP型シリコン基板
1上に素子領域を画定するフィールド酸化膜2を形成し
た後、基板1表面に厚さ5〜20nmの酸化膜3を形成
する。その後、NMOSのPウェル4、PMOSのNウ
ェル5、V−PNPのN型分離領域6およびP型コレク
タ領域7さらにN型ベース領域8、V−NPNのN型コ
レクタ領域9、P型ベース領域10を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1A, a field oxide film 2 defining an element region is formed on a P-type silicon substrate 1 in the same manner as in a conventional manufacturing method, and then a 5 to 20 nm thick film is formed on the surface of the substrate 1. An oxide film 3 is formed. Thereafter, the NMOS P-well 4, the PMOS N-well 5, the V-PNP N-type isolation region 6 and the P-type collector region 7, the N-type base region 8, the V-NPN N-type collector region 9, and the P-type base region Form 10.

【0016】次に、図1(b)に示すように、全面に成
長した膜厚200〜300nmの多結晶シリコン層(不
図示)をパターニングして、CMOS部にゲート電極1
1および12を形成する。また、V−PNPのN型ベー
ス領域8上にもマスク層13となる多結晶シリコン層を
残す。ここで多結晶シリコン層中には厚さ1〜2nmの
酸化膜が複数層含まれている(図1(b)では2層の酸
化膜層)。この酸化膜層は多結晶シリコン層を成長する
際に、ガス条件を変更することで酸化膜層と多結晶シリ
コン層を連続的に成長することができる。
Next, as shown in FIG. 1B, a 200-300 nm-thick polycrystalline silicon layer (not shown) grown on the entire surface is patterned to form a gate electrode 1 in the CMOS portion.
1 and 12 are formed. Also, a polycrystalline silicon layer serving as a mask layer 13 is left on the N-type base region 8 of the V-PNP. Here, the polycrystalline silicon layer includes a plurality of oxide films having a thickness of 1 to 2 nm (two oxide film layers in FIG. 1B). The oxide film layer and the polycrystalline silicon layer can be continuously grown by changing gas conditions when growing the polycrystalline silicon layer.

【0017】次に、図1(c)に示すように、全面に厚
さ50〜100nmの酸化膜14を成膜した後、酸化膜
14を選択的にエッチングしてV−PNPのコレクタコ
ンタクト開口15およびマスク層13の上部開口16、
V−NPNのコレクタコンタクト開口17およびエミッ
タコンタクト開口18を形成してシリコン基板表面を露
出させる。
Next, as shown in FIG. 1C, after an oxide film 14 having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the entire surface, the oxide film 14 is selectively etched to form a V-PNP collector contact opening. 15 and an upper opening 16 of the mask layer 13;
A V-NPN collector contact opening 17 and an emitter contact opening 18 are formed to expose the silicon substrate surface.

【0018】次に、図2(a)に示すように、全面に厚
さ200〜300nmの多結晶シリコン層19を成長
し、これに1〜2×1016cm-2のヒ素をイオン注入す
る。
Next, as shown in FIG. 2 (a), growing a polycrystalline silicon layer 19 having a thickness of 200~300nm on the entire surface, this to 1~2 × 10 16 cm -2 of arsenic is ion-implanted .

【0019】次に、図2(b)に示すように、レジスト
20をマスクに、多結晶シリコン層19をエッチングし
てV−NPNのエミッタ電極21を形成する。また、オ
ーバーエッチを行って、V−PNP部にあるマスク層1
3の多結晶シリコン層を酸化膜3表面までエッチングし
てエミッタコンタクト22を形成する。さらに、シリコ
ン基板を掘り下げて、V−PNPおよびV−NPNのコ
レクタコンタクト23、24を形成する。マスク層13
中には、多結晶シリコン層に比べてエッチング速度の遅
い酸化膜層(厚さ1〜2nm)が存在し、これがエッチ
ングの保護膜となるので、コレクタコンタクトを400
〜800nmの深さになるまでエッチングしてもV−P
NPのエミッタコンタクト22の酸化膜3がエッチバッ
クされ、その下部にあるシリコン層が掘られないように
することが可能である。
Next, as shown in FIG. 2B, using the resist 20 as a mask, the polycrystalline silicon layer 19 is etched to form a V-NPN emitter electrode 21. Also, an over-etch is performed to form a mask layer 1 in the V-PNP portion.
The emitter contact 22 is formed by etching the polycrystalline silicon layer 3 to the surface of the oxide film 3. Further, the silicon substrate is dug down to form V-PNP and V-NPN collector contacts 23 and 24. Mask layer 13
An oxide film layer (having a thickness of 1 to 2 nm) having a lower etching rate than the polycrystalline silicon layer is present therein, and this serves as a protective film for etching.
VP even when etched to a depth of ~ 800 nm
It is possible to prevent the oxide film 3 of the NP emitter contact 22 from being etched back so that the silicon layer thereunder is not dug.

【0020】次に、レジスト除去後、図2(c)に示す
ように、全面に厚さ50〜100nmの酸化膜(図示せ
ず)を成長した後、異方性のドライエッチングを行っ
て、CMOSのゲート電極11および12、およびV−
PNPのマスク層13、V−NPNのエミッタ電極21
の側壁にサイドウォール25、26、27、28を形成
する。その後、NMOSのゲート電極11およびソース
/ドレイン領域29、V−PNPの外部ベース領域3
3、V−NPNのN型コレクタ引き出し領域34へヒ素
をドーズ量2〜4×1015cm-2でイオン注入する。一
方、PMOSのゲート電極12およびソース/ドレイン
領域30、V−PNPのエミッタ領域32およびP型コ
レクタ引き出し領域31さらにV−NPNのP型外部ベ
ース領域36へボロンまたはBF2をドーズ量1〜5×
1015cm-2でイオン注入する。その後、熱処理を行う
ことでV−NPNのエミッタ電極21である多結晶シリ
コン層からベース領域10へヒ素が拡散し、N型エミッ
タ領域35が形成される。
Next, after removing the resist, as shown in FIG. 2C, an oxide film (not shown) having a thickness of 50 to 100 nm is grown on the entire surface, and anisotropic dry etching is performed. CMOS gate electrodes 11 and 12 and V-
PNP mask layer 13, V-NPN emitter electrode 21
Side walls 25, 26, 27, 28 are formed on the side walls of the. Thereafter, the NMOS gate electrode 11 and the source / drain region 29, and the V-PNP external base region 3
3. Arsenic is ion-implanted into the V-NPN N-type collector extraction region 34 at a dose of 2 to 4 × 10 15 cm −2 . On the other hand, boron or BF 2 is supplied to the gate electrode 12 and the source / drain region 30 of the PMOS, the emitter region 32 of the V-PNP, the P-type collector lead-out region 31 and the P-type external base region 36 of the V-NPN with a dose of 1 to 5 ×
Ion implantation at 10 15 cm -2 . Thereafter, by performing a heat treatment, arsenic is diffused from the polycrystalline silicon layer which is the V-NPN emitter electrode 21 to the base region 10, and the N-type emitter region 35 is formed.

【0021】次に、上述の工程で形成した素子上に形成
した層間絶縁膜37にコンタクトを開口した後、タング
ステン等でプラグ38を形成し、各金属配線39を形成
することで図3に示す半導体装置が得られる。
Next, after opening a contact in the interlayer insulating film 37 formed on the element formed in the above-described process, a plug 38 is formed with tungsten or the like, and each metal wiring 39 is formed, as shown in FIG. A semiconductor device is obtained.

【0022】図2(b)において、レジスト20をマス
クにして多結晶シリコン層19をエッチングし、V−N
PNのエミッタ電極21を形成すると同時にオーバーエ
ッチを行い、マスク層13のエッチングとコレクタコン
タクト23、24部のトレンチ形成を行っている。エッ
チング条件としては、塩素と酸素の混合ガスを用いたリ
アクティブイオンエッチングが望ましく、ガスの混合比
や圧力を所定の値に設定することで、酸化膜のエッチン
グ速度を多結晶シリコン層の1/20〜1/150に容易
に設定できる。マスク層13には膜厚1〜2nmの酸化
膜層が含まれており、これが多結晶シリコン層およびシ
リコン基板エッチング時の保護層となる。ただし、酸化
膜はエッチングを完全に止めるには不十分な膜厚のた
め、複数層を設けることが望ましい。
In FIG. 2B, the polycrystalline silicon layer 19 is etched using the resist 20 as a mask, and VN
Overetching is performed at the same time as the formation of the PN emitter electrode 21, and etching of the mask layer 13 and formation of trenches in the collector contacts 23 and 24 are performed. As the etching conditions, reactive ion etching using a mixed gas of chlorine and oxygen is desirable, and by setting the gas mixture ratio and pressure to predetermined values, the etching rate of the oxide film can be reduced to 1/100 that of the polycrystalline silicon layer. It can be easily set to 20 to 1/150. The mask layer 13 includes an oxide film layer having a thickness of 1 to 2 nm, which serves as a protective layer at the time of etching the polycrystalline silicon layer and the silicon substrate. However, since the oxide film has an insufficient thickness to completely stop etching, it is preferable to provide a plurality of layers.

【0023】図3では、トレンチが形成されたコレクタ
部のコレクタ引き出し領域29および30から直接プラ
グ38を用いて電極を引き出している。従来の基板表面
から高濃度の不純物を拡散している方法に比べて不純物
の横方向拡散がないことから、トランジスタサイズおよ
び間隔を縮小することが容易になる。図4、図5では隣
接するV−PNPのコレクタ間耐圧を示しており、従来
方法に比べてコレクタ間の間隔を0.6μm狭くできる
ことがわかる。一方、図6、図7は外部ベースとコレク
タ間の耐圧を示しており、従来例では間隔が0.8μm
になると急激に耐圧が低下するのに対して、本発明では
耐圧の低下を抑制できることがわかる。
In FIG. 3, the electrode is directly drawn out from the collector lead-out regions 29 and 30 of the collector portion where the trench is formed by using the plug 38. Since there is no lateral diffusion of impurities compared to the conventional method of diffusing a high concentration of impurities from the substrate surface, it is easy to reduce the transistor size and spacing. 4 and 5 show the withstand voltage between the collectors of adjacent V-PNPs, and it can be seen that the gap between the collectors can be narrowed by 0.6 μm as compared with the conventional method. 6 and 7 show the breakdown voltage between the external base and the collector. In the conventional example, the gap is 0.8 μm.
It can be seen that the breakdown voltage sharply decreases at the time of, whereas the invention can suppress the reduction of the breakdown voltage.

【0024】本実施例によれば、工程数を削減できるだ
けでなく、バイポーラのトランジスタサイズおよび間隔
を縮小できる。
According to this embodiment, not only the number of steps can be reduced, but also the size and interval of the bipolar transistor can be reduced.

【0025】図8〜10の製造工程断面図を用いて第2
の実施形態を説明する。
Referring to the manufacturing process sectional views of FIGS.
An embodiment will be described.

【0026】まず、図8(a)に示すように、第1の実
施例と同様に、P型シリコン基板1上に素子領域を画定
するフィールド酸化膜2を形成した後、基板1表面に厚
さ5〜20nmの酸化膜3を形成する。その後、NMO
SのPウェル4、PMOSのNウェル5、V−PNPの
N型分離領域6およびP型コレクタ領域7さらにN型ベ
ース領域8を形成する。
First, as shown in FIG. 8A, a field oxide film 2 for defining an element region is formed on a P-type silicon substrate 1 in the same manner as in the first embodiment. An oxide film 3 having a thickness of 5 to 20 nm is formed. After that, NMO
An S-type P well 4, a PMOS N-well 5, a V-PNP N-type isolation region 6, a P-type collector region 7, and an N-type base region 8 are formed.

【0027】次に、図8(b)に示すように、全面に成
長した膜厚200〜300nmの多結晶シリコン層(不
図示)をパターニングして、CMOS部にゲート電極1
1および12を形成する。また、V−PNPのN型ベー
ス領域8上にもマスク層13となる多結晶シリコン層を
残す。さらにフィールド酸化膜2上にも容量素子の下部
電極40となる多結晶シリコン層を残す。ここで多結晶
シリコン層には、第1の実施形態同様、複数層の薄い
(1〜2nm)酸化膜層が含まれている。
Next, as shown in FIG. 8B, a 200-300 nm-thick polycrystalline silicon layer (not shown) grown on the entire surface is patterned to form a gate electrode 1 in the CMOS portion.
1 and 12 are formed. Also, a polycrystalline silicon layer serving as a mask layer 13 is left on the N-type base region 8 of the V-PNP. Further, a polycrystalline silicon layer serving as the lower electrode 40 of the capacitive element is also left on the field oxide film 2. Here, as in the first embodiment, the polycrystalline silicon layer includes a plurality of thin (1-2 nm) oxide film layers.

【0028】次に、図8(c)に示すように、全面に厚
さ50〜100nmの酸化膜14を成膜した後、酸化膜
14を選択的にエッチングして、V−PNPのコレクタ
コンタクト開口部15およびマスク層13の上部開口部
16でシリコン基板表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 8C, after an oxide film 14 having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the entire surface, the oxide film 14 is selectively etched to form a V-PNP collector contact. The surface of the silicon substrate is exposed through the opening 15 and the upper opening 16 of the mask layer 13.

【0029】次に、図9(a)に示すように、全面に厚
さ200〜300nmの多結晶シリコン層19を成長
し、これに1〜2×1016cm-2のヒ素をイオン注入す
る。
Next, as shown in FIG. 9A, a polycrystalline silicon layer 19 having a thickness of 200 to 300 nm is grown on the entire surface, and arsenic of 1 to 2 × 10 16 cm −2 is ion-implanted into the polycrystalline silicon layer 19. .

【0030】次に、図9(b)に示すように、レジスト
41をマスクに、多結晶シリコン層19をエッチングし
て容量素子の上部電極42を形成する。また、オーバー
エッチを行って、V−PNPにあるマスク層13の多結
晶シリコン層を酸化膜3表面までエッチングしてエミッ
タコンタクト22を形成する。これと同時にV−PNP
のコレクタコンタクト23を形成する為にシリコン基板
を掘り下げる。マスク層13には前述のように薄い酸化
膜層があり、コレクタコンタクトを400〜800nm
の深さまで掘った場合でもV−PNPのエミッタコンタ
クト22底の酸化膜3がエッチバックされることはな
い。
Next, as shown in FIG. 9B, using the resist 41 as a mask, the polycrystalline silicon layer 19 is etched to form the upper electrode 42 of the capacitor. Further, an overetch is performed, and the polycrystalline silicon layer of the mask layer 13 in the V-PNP is etched to the surface of the oxide film 3 to form the emitter contact 22. At the same time, V-PNP
The silicon substrate is dug down to form the collector contact 23 of FIG. The mask layer 13 has a thin oxide film layer as described above, and has a collector contact of 400 to 800 nm.
Does not etch back the oxide film 3 on the bottom of the V-PNP emitter contact 22.

【0031】次に、レジスト除去後、図9(c)に示す
ように全面に厚さ50〜100nmの酸化膜(図示せ
ず)を成長した後、異方性のドライエッチングを行っ
て、CMOSのゲート電極11および12、およびV−
PNPのマスク層13、容量素子の上部および下部電極
40、42の側壁にサイドウォールを形成する。その
後、NMOSのゲート電極11およびソース/ドレイン
領域29、V−PNPの外部ベース領域33へヒ素をド
ーズ量2〜4×1015cm-2でイオン注入する。一方、
PMOSのゲート電極12およびソース/ドレイン領域
30、V−PNPのエミッタ領域32およびP型コレク
タ引き出し領域31へボロンまたはBF2をドーズ量1
〜5×1015cm-2でイオン注入する。
Next, after removing the resist, an oxide film (not shown) having a thickness of 50 to 100 nm is grown on the entire surface as shown in FIG. Gate electrodes 11 and 12 and V-
Sidewalls are formed on the PNP mask layer 13 and on the sidewalls of the upper and lower electrodes 40 and 42 of the capacitor. Thereafter, arsenic is ion-implanted into the NMOS gate electrode 11, the source / drain region 29, and the V-PNP external base region 33 at a dose of 2 to 4 × 10 15 cm −2 . on the other hand,
Dose of boron or BF 2 is 1 for the PMOS gate electrode 12 and the source / drain region 30, the V-PNP emitter region 32 and the P-type collector lead-out region 31.
Ion implantation is performed at about 5 × 10 15 cm −2 .

【0032】次に、上述の工程で形成した素子上に形成
した層間絶縁膜37にコンタクトを開口した後、タング
ステン等でプラグ38を形成し、各金属配線39を形成
することで図10に示す半導体装置が得られる。
Next, after a contact is opened in the interlayer insulating film 37 formed on the element formed in the above-described process, a plug 38 is formed with tungsten or the like, and each metal wiring 39 is formed, as shown in FIG. A semiconductor device is obtained.

【0033】上記製造方法に従えば、第1の実施例で示
したCMOSおよびV−PNP、V−NPNに工程数を
増やすことなく容量素子も形成することが可能になる。
According to the above-described manufacturing method, it is possible to form a capacitance element without increasing the number of steps in the CMOS, V-PNP, and V-NPN shown in the first embodiment.

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

【図1】本発明の第1の実施形態になる半導体装置の断
面製造工程図である。
FIG. 1 is a sectional manufacturing process view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に続く半導体装置の断面製造工程図であ
る。
FIG. 2 is a sectional manufacturing process view of the semiconductor device, following FIG. 1;

【図3】図1及び図2に示す製造工程の結果、得られた
半導体装置の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device obtained as a result of the manufacturing steps shown in FIGS. 1 and 2;

【図4】コレクタ間隔を説明するための模式的断面図で
ある。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a collector interval.

【図5】コレクタ間隔とトランジスタ耐圧との関係を本
発明と従来例とで比較したグラフである。
FIG. 5 is a graph comparing the relationship between the collector interval and the transistor breakdown voltage between the present invention and a conventional example.

【図6】外部ベース−コレクタ間隔を説明するための模
式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining an external base-collector interval.

【図7】外部ベース−コレクタ間隔とトランジスタ耐圧
との関係を本発明と従来例とで比較したグラフである。
FIG. 7 is a graph comparing the relationship between the external base-collector distance and the transistor breakdown voltage between the present invention and a conventional example.

【図8】本発明の第2の実施形態になる半導体装置の断
面製造工程図である。
FIG. 8 is a sectional manufacturing process view of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図9】図8に続く半導体装置の断面製造工程図であ
る。
FIG. 9 is a sectional manufacturing process view of the semiconductor device, following FIG. 8;

【図10】図8及び図9に示す製造工程の結果、得られ
た半導体装置の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device obtained as a result of the manufacturing steps shown in FIGS. 8 and 9;

【図11】従来例の製造工程を示す断面工程図である。FIG. 11 is a sectional process view showing a manufacturing process of a conventional example.

【図12】従来例の製造工程を示す断面工程図である。FIG. 12 is a sectional process view showing a manufacturing process of a conventional example.

【図13】従来例の製造方法により得られる半導体装置
の断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a semiconductor device obtained by a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 フィールド酸化膜 3 酸化膜 4 Pウェル 5 Nウェル 6 V−PNPのN型分離領域 7 V−PNPのP型コレクタ領域 8 V−PNPのN型ベース領域 9 V−NPNのN型コレクタ領域 10 V−NPNのP型ベース領域 11、12 ゲート電極 13 マスク層 14 酸化膜 15 コレクタコンタクト開口部 16 マスク層上部 17 V−NPNのコレクタコンタクト開口部 18 V−NPNのエミッタコンタクト開口部 19 多結晶シリコン層 20 レジスト 21 V−NPNのエミッタ電極 22 V−PNPのエミッタコンタクト 23 V−PNPのコレクタコンタクト 24 V−NPNのコレクタコンタクト 25 サイドウォール 26 サイドウォール 27 サイドウォール 28 サイドウォール 29 NMOSのソース/ドレイン領域 30 PMOSのソース/ドレイン領域 31 P型コレクタ引き出し部 32 V−PNPのエミッタ領域 33 V−PNPの外部ベース領域 34 V−NPNのN型コレクタ引き出し領域 36 V−NPNのP型外部ベース領域 35 N型エミッタ領域 37 層間絶縁膜 38 コンタクトプラグ 39 金属配線 40 下部電極 41 レジスト 42 上部電極 43 サイドウォール Reference Signs List 1 substrate 2 field oxide film 3 oxide film 4 P well 5 N well 6 N-type isolation region of V-PNP 7 P-type collector region of V-PNP 8 N-type base region of V-PNP 9 N-type collector of V-NPN Region 10 P-type base region of V-NPN 11, 12 Gate electrode 13 Mask layer 14 Oxide film 15 Collector contact opening 16 Upper mask layer 17 Collector contact opening of V-NPN 18 Emitter contact opening of V-NPN 19 Many Crystal silicon layer 20 Resist 21 V-NPN emitter electrode 22 V-PNP emitter contact 23 V-PNP collector contact 24 V-NPN collector contact 25 Sidewall 26 Sidewall 27 Sidewall 28 Sidewall 29 NMOS source / Drain region Reference Signs List 30 Source / drain region of PMOS 31 P-type collector lead-out part 32 Emitter region of V-PNP 33 External base region of V-PNP 34 N-type collector lead-out region of V-NPN 36 P-type external base region of V-NPN 35 N Type emitter region 37 interlayer insulating film 38 contact plug 39 metal wiring 40 lower electrode 41 resist 42 upper electrode 43 sidewall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/04 H01L 29/72 P 27/06 29/44 B 27/082 21/302 J 29/41 29/732 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 27/04 H01L 29/72 P 27/06 29/44 B 27/082 21/302 J 29/41 29/732

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 バーティカル型PNPおよびNPNバイ
ポーラトランジスタ(以下、V−PNPおよびV−NP
Nと記す)を組み込んだBiCMOSの製造方法におい
て、少なくとも(1)P型シリコン基板上に素子領域を
画定するフィールド酸化膜を形成した後、基板表面に第
1の酸化膜を形成する工程、(2)CMOSのゲート電
極、及びイオン注入エミッタ構造のV−PNP形成領域
のマスクとして、内部に酸化膜を1層又は複数層含む多
結晶シリコン層を形成する工程、(3)該CMOSゲー
ト電極及びマスクを含む基板全面に第2の酸化膜を形成
し、少なくともバイポーラトランジスタのコレクタコン
タクト及びエミッタコンタクト形成部位の第1および第
2の酸化膜を除去する工程、(4)前記多結晶シリコン
層をパターニング時にV−PNPのエミッタコンタクト
部の前記多結晶シリコン層を除去すると同時に、NPN
及びPNPのコレクタ部のシリコンをエッチングする工
程、とを有する前記製造方法。
1. A vertical PNP and NPN bipolar transistor (hereinafter referred to as V-PNP and V-NP).
N), a step of (1) forming at least (1) a field oxide film defining an element region on a P-type silicon substrate and then forming a first oxide film on the substrate surface; 2) a step of forming a polycrystalline silicon layer including one or more oxide films therein as a mask for a CMOS gate electrode and a V-PNP formation region having an ion-implanted emitter structure; (3) the CMOS gate electrode and Forming a second oxide film on the entire surface of the substrate including the mask, and removing at least the first and second oxide films at the collector contact and emitter contact formation sites of the bipolar transistor; (4) patterning the polycrystalline silicon layer At the same time, the polycrystalline silicon layer at the emitter contact portion of the V-PNP is removed and simultaneously the NPN
And etching silicon at the collector of the PNP.
【請求項2】 前記マスクとして形成される多結晶シリ
コン層中の酸化膜の膜厚が1〜2nmである請求項1に
記載の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the oxide film in the polycrystalline silicon layer formed as the mask has a thickness of 1 to 2 nm.
【請求項3】 前記第1の酸化膜の膜厚が5〜20nm
であることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方
法。
3. The first oxide film has a thickness of 5 to 20 nm.
The method according to claim 1, wherein:
【請求項4】 容量素子およびV−PNPを組み込んだ
BiCMOSの製造方法において、少なくとも(1)P
型シリコン基板上に素子領域を画定するフィールド酸化
膜を形成した後、基板表面に第1の酸化膜を形成する工
程、(2)CMOSのゲート電極、イオン注入エミッタ
構造のV−PNP形成領域のマスクおよび容量素子部の
下部電極として、内部に酸化膜を1層又は複数層含む多
結晶シリコン層を形成する工程、(3)該CMOSゲー
ト電極及びマスクを含む基板全面に第2の酸化膜を形成
し、少なくともバイポーラトランジスタのコレクタコン
タクト及びエミッタコンタクト形成部位の第1および第
2の酸化膜を除去する工程、(4)前記多結晶シリコン
層をパターニング時にV−PNPのエミッタコンタクト
部の前記多結晶シリコン層を除去すると同時に、PNP
のコレクタ部のシリコンをエッチングする工程、とを有
する前記製造方法。
4. A method of manufacturing a BiCMOS incorporating a capacitor and a V-PNP, wherein at least (1) P
Forming a field oxide film defining an element region on a silicon substrate, and then forming a first oxide film on the surface of the substrate; (2) forming a gate electrode of a CMOS and a V-PNP formation region of an ion implantation emitter structure; Forming a polycrystalline silicon layer including one or more oxide films therein as a mask and a lower electrode of the capacitor element portion; (3) forming a second oxide film on the entire surface of the substrate including the CMOS gate electrode and the mask; Forming and removing at least the first and second oxide films in the collector contact and emitter contact formation sites of the bipolar transistor; (4) the polycrystalline V-PNP emitter contact portion when patterning the polycrystalline silicon layer. At the same time as removing the silicon layer, the PNP
Etching the silicon of the collector part of the above.
【請求項5】 前記マスクとして形成される多結晶シリ
コン層中の酸化膜の膜厚が1〜2nmである請求項4に
記載の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the thickness of the oxide film in the polycrystalline silicon layer formed as the mask is 1 to 2 nm.
【請求項6】 前記第1の酸化膜の膜厚が5〜20nm
であることを特徴とする請求項4又は5に記載の製造方
法。
6. The first oxide film has a thickness of 5 to 20 nm.
The method according to claim 4, wherein:
JP02251499A 1999-01-29 1999-01-29 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3216716B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02251499A JP3216716B2 (en) 1999-01-29 1999-01-29 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02251499A JP3216716B2 (en) 1999-01-29 1999-01-29 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000223601A JP2000223601A (en) 2000-08-11
JP3216716B2 true JP3216716B2 (en) 2001-10-09

Family

ID=12084885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02251499A Expired - Fee Related JP3216716B2 (en) 1999-01-29 1999-01-29 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3216716B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000223601A (en) 2000-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0256904B1 (en) A method of fabricating high performance bicmos structures having poly emitters and silicided bases
JPH02215158A (en) Manufacture of bi-cmo,s device
US4962053A (en) Bipolar transistor fabrication utilizing CMOS techniques
JPH0366133A (en) Bi cmos integrated circuit having shallow trench type bipolar transistor where base contact is vertical
EP0401786B1 (en) Method of manufacturing a lateral bipolar transistor
JP2708027B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US5444004A (en) CMOS process compatible self-alignment lateral bipolar junction transistor
JP3216716B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR930005508B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
JPH05121674A (en) Manufacture of bicmos integrated circuit
JP2982420B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP3252898B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2575876B2 (en) Semiconductor device
EP1039532A2 (en) Method for manufacturing semiconductor devices of the bipolar type
JPH07235550A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH07161729A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH06326119A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3358597B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3279007B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2830089B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit
JP2806753B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit
JP2701551B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPS6286753A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH088271A (en) Structure of emitter of bipolar transistor and its manufacturing method
JPH0231425A (en) Manufacture of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees