JP3300238B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、DMOSFET及
びバイポーラトランジスタを同一半導体基板上に集積し
た半導体装置の構造及びその製造方法に関するものであ
る。The present invention relates to a structure of a semiconductor device in which a DMOSFET and a bipolar transistor are integrated on the same semiconductor substrate, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、様々な機器の駆動用デバイスであ
るDMOSFET(Double Diffused
MOSFET)を他のデバイスと集積化した半導体装置
に関する提案が数多くみられる。2. Description of the Related Art Recently, a DMOSFET (Double Diffused), which is a device for driving various devices, has been developed.
Many proposals have been made regarding semiconductor devices in which a MOSFET is integrated with other devices.
【0003】以下、特開平3−205832号公報にお
いて開示されているDMOSFETの従来の製造方法に
ついて、図12(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。A conventional method of manufacturing a DMOSFET disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-205832 will be described below with reference to FIGS.
【0004】まず、図12(a)に示すように、ドレイ
ン領域となるN型の半導体基板39の表面上に例えばシ
リコン酸化膜を介して堆積された多結晶シリコン等から
なる絶縁ゲート40を形成する。First, as shown in FIG. 12A, an insulating gate 40 made of, for example, polycrystalline silicon or the like deposited on a surface of an N-type semiconductor substrate 39 serving as a drain region via a silicon oxide film is formed. I do.
【0005】次に、図12(b)に示すように、絶縁ゲ
ート40をマスクの一部として例えばボロンイオンを注
入し、絶縁ゲート40の一方の側方に位置する半導体基
板39内の領域にp型のボディ層41を形成する。Next, as shown in FIG. 12B, for example, boron ions are implanted by using the insulating gate 40 as a part of the mask, and a region in the semiconductor substrate 39 located on one side of the insulating gate 40 is formed. A p-type body layer 41 is formed.
【0006】次に、図12(c)に示すように、絶縁ゲ
ート40をマスクの一部として例えば砒素イオンを注入
し、絶縁ゲート40の一方の側方に位置する半導体基板
29内の領域にはボディ層41で囲まれるN型のソース
層42を、絶縁ゲート電極40の他方の側方に位置しか
つ絶縁ゲート電極40とは離れた半導体基板39内の領
域にはドレインコンタクト層43をそれぞれ形成する。Next, as shown in FIG. 12C, for example, arsenic ions are implanted by using the insulating gate 40 as a part of the mask, and a region in the semiconductor substrate 29 located on one side of the insulating gate 40 is formed. A drain contact layer 43 in a region of the semiconductor substrate 39 located on the other side of the insulated gate electrode 40 and separated from the insulated gate electrode 40, respectively. Form.
【0007】以上の製造工程によって各半導体層の形成
が終了し、この後、各半導体層に層間絶縁膜を介して接
続される電極を形成すれば半導体素子が完成する。[0007] The formation of each semiconductor layer is completed by the above manufacturing steps, and thereafter, an electrode connected to each semiconductor layer via an interlayer insulating film is formed to complete a semiconductor element.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のDMOSF
ETは、ゲート電極とは離れた位置にドレインコンタク
ト層が形成されているので、ドレイン耐圧が高く駆動用
デバイスとして必要な高耐性を備えている。反面、DM
OSFETの導通時のソース・ドレイン間抵抗であるオ
ン抵抗は高くならざるを得ない。ドレイン層の不純物濃
度を濃くすると、所望のドレイン耐圧が得られないから
である。一方、半導体基板内に多くの層を設けると製造
工程が増えるので、製造コストが高くなって実用価値が
なくなるという問題がある。The above-mentioned conventional DMOSF
The ET has a high drain withstand voltage since the drain contact layer is formed at a position distant from the gate electrode, and has a high durability required for a driving device. On the other hand, DM
The on-resistance, which is the resistance between the source and the drain when the OSFET is conducting, must be high. This is because a desired drain withstand voltage cannot be obtained if the impurity concentration of the drain layer is increased. On the other hand, when a large number of layers are provided in a semiconductor substrate, the number of manufacturing steps is increased, so that there is a problem that manufacturing costs are increased and practical value is lost.
【0009】本発明は係る点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、DMOSFET及びバイポーラトラン
ジスタを有する半導体装置及びその製造方法において、
製造工程を増大させずにDMOSFETのオン抵抗を低
減しうる手段を講ずることにより、半導体装置の製造コ
ストの低減と特性の向上と図ることにある。The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a DMOSFET and a bipolar transistor and a method of manufacturing the same.
It is an object of the present invention to reduce the manufacturing cost and improve the characteristics of the semiconductor device by taking measures to reduce the ON resistance of the DMOSFET without increasing the number of manufacturing steps.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に少なくとも1つのDMOSFETとバイ
ポーラトランジスタを搭載した半導体装置を前提とし、
上記DMOSFETは、上記半導体基板上にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極と、少なくとも上記ゲ
ート電極の下方の領域を含む上記半導体基板内の領域に
形成され低濃度の第1導電型不純物を含むドレイン層
と、上記ゲート電極の一方の側方に位置する上記半導体
基板内の領域に形成され高濃度の第1導電型不純物を含
むソース層と、上記ドレイン領域で囲まれる領域内で上
記ゲート電極の他方の側方に位置しかつ上記ゲート電極
とは離れた領域に形成され上記ドレイン層よりも高濃度
の第1導電型不純物を含むドレインオフセット層と、上
記ドレインオフセット層で囲まれる領域に形成され上記
ドレインオフセット層よりも高濃度の第1導電型不純物
を含むドレインコンタクト層と、上記ソース層を囲み上
記半導体基板の表面付近の領域で上記ゲート電極の下方
領域の一部にまで達し、かつ上記ドレインコンタクト層
とは上記ドレイン層を挟んで所定距離だけ離れるように
形成されたしきい値制御レベルの第2導電型不純物を含
むボディ層とを備え、上記バイポーラトランジスタは、
第2導電型不純物を含むコレクタ層と、上記コレクタ層
で囲まれる領域に形成され第1導電型不純物を含むベー
ス層と、上記ベース層で囲まれる領域に形成され第2導
電型不純物を含むエミッタ層とを備えていて、上記DM
OSFETのドレインオフセット層と上記バイポーラト
ランジスタのベース層とは、同時に導入された第1導電
型不純物を含み、その拡散深さは上記DMOSFETの
ソース層の拡散深さよりも深い。Means for Solving the Problems] semi conductor arrangement of the onset Ming,
The semiconductor device equipped with at least one DMOSFET and a bipolar transistor on a semi-conductor substrate assumes,
The DMOSFET includes a gate electrode formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a low-concentration first conductivity type impurity formed at least in a region in the semiconductor substrate including a region below the gate electrode. A drain layer including a high concentration first conductivity type impurity formed in a region in the semiconductor substrate located on one side of the gate electrode; and a gate in a region surrounded by the drain region. A drain offset layer which is located on the other side of the electrode and is separated from the gate electrode and contains a first conductivity type impurity having a higher concentration than the drain layer; and a region surrounded by the drain offset layer. A drain contact layer formed and containing a first conductivity type impurity at a higher concentration than the drain offset layer; and a surface of the semiconductor substrate surrounding the source layer. A second conductivity type impurity having a threshold control level formed so as to reach a part of a region below the gate electrode in a near region and to be separated from the drain contact layer by a predetermined distance with the drain layer interposed therebetween; Wherein the bipolar transistor comprises:
A collector layer containing the second conductivity type impurity, a base layer formed in a region surrounded by the collector layer and containing the first conductivity type impurity, and an emitter formed in a region surrounded by the base layer and containing the second conductivity type impurity And the above DM
The drain offset layer of the OSFET and the base layer of the bipolar transistor contain simultaneously introduced first conductivity type impurities, and the diffusion depth of the impurity is the same as that of the DMOSFET.
It is deeper than the diffusion depth of the source layer .
【0011】これにより、DMOSFETのドレインオ
フセット層はドレイン層と同一の導電型、かつドレイン
層よりも濃度の高い不純物を含んでいるので、ドレイン
コンタクト層−ソース層間の抵抗つまりオン抵抗が小さ
くなる。しかも、DMOSFETのドレインオフセット
層は、バイポーラトランジスタのベース層と同時に導入
された不純物を含んでいるので、製造に際してドレイン
オフセット層を形成するための工程を別途設ける必要は
なく、バイポーラトランジスタのベース層を形成する工
程を利用することができる。つまり、製造コストを低減
することができる。As a result, the drain offset layer of the DMOSFET has the same conductivity type as the drain layer and contains an impurity having a higher concentration than the drain layer. Therefore, the resistance between the drain contact layer and the source layer, that is, the on-resistance is reduced. In addition, since the drain offset layer of the DMOSFET contains impurities introduced simultaneously with the base layer of the bipolar transistor, there is no need to provide a separate step for forming the drain offset layer at the time of manufacturing. A forming step can be used. That is, manufacturing costs can be reduced.
【0012】上記DMOSFETのドレイン層における
第1導電型不純物の濃度は、5×1014〜5×1016c
m-3であることが好ましい。The concentration of the first conductivity type impurity in the drain layer of the DMOSFET is 5 × 10 14 to 5 × 10 16 c.
m- 3 is preferred.
【0013】本発明の半導体装置の製造方法は、DMO
SFET形成領域とバイポーラトランジスタ形成領域と
を有する半導体基板を形成する第1の工程と、上記DM
OSFET形成領域に第1導電型不純物を導入して上記
DMOSFETのドレイン層を形成する第2の工程と、
上記バイポーラトランジスタ形成領域に第2導電型不純
物を導入して上記バイポーラトランジスタのコレクタ層
を形成する第3の工程と、上記DMOSFETの上記ド
レイン層で囲まれる領域と上記バイポーラトランジスタ
の上記コレクタ層で囲まれる領域とに第1導電型不純物
を導入し、次いで熱処理を行ない、上記DMOSFET
のドレインオフセット層と上記バイポーラトランジスタ
のベース層とを同時に形成する第4の工程と、上記第4
の工程の後に、上記半導体基板を酸化して上記DMOS
FET形成領域にゲート絶縁膜を形成し、次いで上記ゲ
ート絶縁膜の上で上記ドレインオフセット層とは離れた
領域にゲート電極を形成する第5の工程と、上記ゲート
電極の一方の側方に位置しかつ上記ドレイン層で囲まれ
る領域に第2導電型不純物を導入して、上記ゲート絶縁
膜の下方領域の一部にまで達する上記DMOSFETの
ボディ層を形成する第6の工程と、上記DMOSFET
形成領域において、上記ドレインオフセット層で囲まれ
る領域に第1導電型のドレインコンタクト層と、上記ボ
ディ層で囲まれる第1導電型のソース層とを形成する第
7の工程と、上記バイポーラトランジスタ形成領域にお
いて上記ベース層で囲まれる第2導電型のエミッタ層を
形成する第8の工程とを備え、上記DMOSFETのド
レインオフセット層と上記バイポーラトランジスタのベ
ース層とは、上記DMOSFETのドレイン層よりも高
濃度でかつドレインコンタクト層よりも低濃度の不純物
を含み、その拡散深さは上記DMOSFETのソース層
の拡散深さよりも深い。[0013] the production method of the present onset Ming semiconductors devices, D MO
A first step of forming a semiconductor substrate having an SFET formation region and a bipolar transistor formation region;
A second step of forming a drain layer of the DMOSFET by introducing a first conductivity type impurity into an OSFET formation region;
A third step of introducing a second conductivity type impurity into the bipolar transistor formation region to form a collector layer of the bipolar transistor, and a region surrounded by the drain layer of the DMOSFET and the collector layer of the bipolar transistor. And the region to be doped is doped with a first conductivity type impurity, and then heat-treated.
A fourth step of simultaneously forming the base layer of the drain offset layer and the bipolar transistor, the fourth
After the step, the semiconductor substrate is oxidized to form the DMOS
A gate insulating film is formed in the FET formation region, and then the gate insulating film is formed.
Separated from the drain offset layer on the gate insulating film
A fifth step of forming a gate electrode on the region, located on one side of the gate electrode and by introducing a second conductivity type impurity in a region surrounded by the drain layer, the gate insulating
A sixth step of forming a body layer of the DMOSFET reaching a part of a lower region of the film ;
A seventh step of forming a first conductivity type drain contact layer and a first conductivity type source layer surrounded by the body layer in a region surrounded by the drain offset layer in the formation region; and forming the bipolar transistor. eighth and Bei example a step of forming an emitter layer of the second conductivity type surrounded by the base layer in the region of the DMOSFET de
The rain offset layer and the bipolar transistor
The source layer is higher than the drain layer of the DMOSFET.
Impurity with a lower concentration than the drain contact layer
And the diffusion depth is the source layer of the DMOSFET.
Deeper than the diffusion depth .
【0014】この方法により、共通の工程でDMOSF
ETのドレインオフセット層とバイポーラトランジスタ
のベース層とが形成される。バイポーラトランジスタを
形成する際に必然的に必要となるベース層の形成と同時
にDMOSFETのオン抵抗を低減するためのドレイン
オフセット層が形成されるので、ドレインオフセット層
を形成する工程を別途設ける必要はない。従って、工程
数を低減することができ、製造に要するコストを低減す
ることができる。しかも、この方法によりバイポーラト
ランジスタの特性に影響を与えることはない。According to this method, DMOSF can be performed in a common process.
A drain offset layer of the ET and a base layer of the bipolar transistor are formed. Since the drain offset layer for reducing the ON resistance of the DMOSFET is formed at the same time as the formation of the base layer which is indispensable when forming the bipolar transistor, it is not necessary to separately provide a step of forming the drain offset layer. . Therefore, the number of steps can be reduced, and the cost required for manufacturing can be reduced. Moreover, this method does not affect the characteristics of the bipolar transistor.
【0015】上記DMOSFETのドレイン層における
第1導電型不純物の濃度は、5×1014〜5×1016c
m-3であることが好ましい。The concentration of the first conductivity type impurity in the drain layer of the DMOSFET is 5 × 10 14 to 5 × 10 16 c.
m- 3 is preferred.
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0018】(第1の実施形態) まず、第1の実施形態について説明する。図1〜図4
は、第1の実施形態における半導体装置の製造工程を示
す断面図である。(First Embodiment) First, a first embodiment will be described. 1 to 4
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.
【0019】図1に示す工程では、まず、比抵抗が例え
ば10〜20Ω・cmの(100)面を主面とするシリ
コン単結晶からなるP型半導体基板1を準備する。この
半導体基板1の主面には、DMOSFET形成領域Rdm
osとPNPバイポーラトランジスタ形成領域Rbpnpとが
設けられている。ここで、半導体基板1の上に例えばレ
ジストマスク(図示せず)を形成し、これを用いて、P
型半導体基板1のDMOSFET形成領域Rdmos、PN
Pバイポーラトランジスタ形成領域Rbpnpに、例えば燐
イオンを注入エネルギーが150keV,ドーズ量が5
×1012cm-2程度の条件で注入し、熱処理を行う。さ
らに、別のレジストマスク(図示せず)を形成して、P
NPバイポーラトランジスタ形成領域Rbpnpに、例えば
ボロンイオンを注入エネルギーが40keV、ドーズ量
が1×1013cm-2程度の条件で注入した後、熱処理を
行う。In the step shown in FIG. 1, first, a P-type semiconductor substrate 1 made of silicon single crystal having a (100) plane as a main surface and having a specific resistance of, for example, 10 to 20 Ω · cm is prepared. The main surface of the semiconductor substrate 1 has a DMOSFET formation region Rdm
os and a PNP bipolar transistor formation region Rbpnp are provided. Here, for example, a resist mask (not shown) is formed on the semiconductor substrate 1 and is used to
DMOSFET formation region Rdmos, PN of semiconductor substrate 1
For example, phosphorus ions are implanted into the P bipolar transistor formation region Rbpnp at an energy of 150 keV and a dose of 5 keV.
Implantation is performed under conditions of about × 10 12 cm −2 and heat treatment is performed. Further, another resist mask (not shown) is formed, and P
For example, boron ions are implanted into the NP bipolar transistor formation region Rbpnp under the conditions that the implantation energy is about 40 keV and the dose is about 1 × 10 13 cm −2 , and then heat treatment is performed.
【0020】これにより、DMOSFETのN- 型ドレ
イン層2、PNPバイポーラトランジスタの分離層3及
びコレクタ層4が形成される。Thus, the N- type drain layer 2 of the DMOSFET, the separation layer 3 and the collector layer 4 of the PNP bipolar transistor are formed.
【0021】次に、図2に示す工程では、例えばレジス
ト膜5をマスクとして用い、DMOSFET形成領域R
dmosのドレイン層2で囲まれる領域とバイポーラトラン
ジスタ形成領域Rbpnpのコレクタ層4で囲まれる領域と
に、例えば燐イオンを注入エネルギーが120keV,
ドーズ量が1.5×1013cm-2程度の条件で注入した
後、熱処理を行う。[0021] Next, in the as shown be Engineering 2, for example, using the resist film 5 as a mask, DMOSFET forming region R
For example, phosphorus ions are implanted into a region surrounded by the drain layer 2 of dmos and a region surrounded by the collector layer 4 of the bipolar transistor formation region Rbpnp at an energy of 120 keV and
After the implantation under the condition that the dose is about 1.5 × 10 13 cm −2 , heat treatment is performed.
【0022】これにより、DMOSFETのドレイン層
2で囲まれる領域にはドレインオフセット層6が、バイ
ポーラトランジスタのコレクタ層4で囲まれる領域には
真性ベース層7がそれぞれ形成される。Thus, a drain offset layer 6 is formed in a region surrounded by the drain layer 2 of the DMOSFET, and an intrinsic base layer 7 is formed in a region surrounded by the collector layer 4 of the bipolar transistor.
【0023】次に、図3に示す工程では、例えば900
℃で酸化を行ない、半導体基板1の上に厚みが15nm
程度のシリコン酸化膜を形成し、さらにシリコン酸化膜
の上に多結晶シリコン膜を堆積した後、多結晶シリコン
膜及びシリコン酸化膜をパターニングして、DMOSF
ETのゲート酸化膜8と多結晶シリコンゲート電極9と
を形成する。さらに、例えばDMOSFETのボディ層
を形成しようとする領域を開口したレジスト膜10を形
成し、このレジスト膜10及び多結晶シリコンゲート電
極9をマスクとして用い、ドレイン層2で囲まれる領域
に例えばボロンイオンを注入エネルギーが140ke
V,ドーズ量が5×1013cm-2程度の条件で注入した
後、熱処理を行う。Next, in the step shown in FIG.
Oxidized at a temperature of 15 ° C. to a thickness of 15 nm on the semiconductor substrate 1.
After forming a silicon oxide film of a degree, further depositing a polycrystalline silicon film on the silicon oxide film, patterning the polycrystalline silicon film and the silicon oxide film,
An ET gate oxide film 8 and a polycrystalline silicon gate electrode 9 are formed. Further, for example, a resist film 10 having an opening in a region where a body layer of a DMOSFET is to be formed is formed. Using the resist film 10 and the polycrystalline silicon gate electrode 9 as a mask, a boron ion Injection energy is 140 ke
After implanting under conditions of V and a dose amount of about 5 × 10 13 cm −2 , a heat treatment is performed.
【0024】これにより、DMOSFETのドレイン層
2で囲まれる領域にP型のボディ層11が形成される。Thus, a P-type body layer 11 is formed in a region surrounded by the drain layer 2 of the DMOSFET.
【0025】次に、図4に示す工程では、レジスト膜
(図示せず)及び多結晶シリコンゲート9をマスクとし
て用い、DMOSFETのボディー層11で囲まれる領
域とドレインオフセット層6で囲まれる領域とに、例え
ば砒素イオンを注入エネルギーが40keV,ドーズ量
が1×1016cm-2程度の条件で注入し、さらに、別の
レジスト膜(図示せず)をマスクとして用い、バイポー
ラトランジスタの真性ベース層7で囲まれる領域に、例
えばBF2イオンを注入エネルギーが40keV、ドー
ズ量が3×1015cm-2程度の条件で注入した後、熱処
理を行う。Next, in the step shown in FIG. 4, a region surrounded by the body layer 11 of the DMOSFET and a region surrounded by the drain offset layer 6 are formed by using a resist film (not shown) and the polycrystalline silicon gate 9 as a mask. to, for example, implantation energy of arsenic ions 40 keV, a dose amount is injected under the condition of about 1 × 10 16 cm -2, further using another resist film (not shown) as a mask, the intrinsic base layer of the bipolar transistor in a region surrounded by 7, for example, a BF2 ion implantation energy is 40 keV, after the dose was injected at about 3 × 10 15 cm -2 conditions, heat treatment is performed.
【0026】これにより、DMOSFETのボディ層1
1で囲まれる領域にはソース層12が、DMOSFET
のドレインオフセット層6で囲まれる領域にはドレイン
コンタクト層13が、バイポーラトランジスタの真性ベ
ース層7で囲まれる領域にはエミッタ層14がそれぞれ
形成される。Thus, the body layer 1 of the DMOSFET
In the region surrounded by 1, the source layer 12 is a DMOSFET.
A drain contact layer 13 is formed in a region surrounded by the drain offset layer 6, and an emitter layer 14 is formed in a region surrounded by the intrinsic base layer 7 of the bipolar transistor.
【0027】さらに、本実施形態の図面には記載されて
いないが、この後、層間絶縁膜として例えば減圧CVD
法を用いてNSG膜を800nm程度の厚みで形成し、
その後、例えばレジスト膜をマスクとして、NSG膜を
ドライエッチングにてエッチングし、コンタクトホール
を形成する。最後に、例えば金属配線として、スパッタ
リング法によりAl膜を形成し、その後、例えばレジス
ト膜をマスクとしてAl膜をエッチングして、Al配線
を形成すればこの半導体装置が完成する。Further, although not described in the drawings of the present embodiment, thereafter, for example, low-pressure CVD is performed as an interlayer insulating film.
Forming an NSG film with a thickness of about 800 nm
Thereafter, the NSG film is etched by dry etching using, for example, a resist film as a mask to form a contact hole. Finally, an Al film is formed by a sputtering method, for example, as a metal wiring, and thereafter, the Al film is etched using, for example, a resist film as a mask to form an Al wiring, whereby the semiconductor device is completed.
【0028】本実施形態の半導体装置中のDMOSFE
Tによれば、高濃度のN型不純物を含むドレインコンタ
クト層13と低濃度のN型不純物を含むドレイン層2と
の間に中間的な濃度のN型不純物を含むドレインオフセ
ット層6が形成されているので、ドレイン抵抗を低減す
ることができ、かつドレイン耐圧は高く維持することが
できる。DMOSFE in the semiconductor device of this embodiment
According to T, the drain offset layer 6 containing an intermediate concentration of N-type impurities is formed between the drain contact layer 13 containing high-concentration N-type impurities and the drain layer 2 containing low-concentration N-type impurities. Therefore, the drain resistance can be reduced and the drain withstand voltage can be kept high.
【0029】しかも、本実施形態の製造工程では、バイ
ポーラトランジスタを形成する際に必然的に必要となる
真性ベース層7の形成と同時にDMOSFETのオン抵
抗を低減するためのドレインオフセット層6を形成する
ので、ドレインオフセット層6を形成するための工程を
別途設ける必要はない。また、このような構造を採るこ
とによって、PNPバイポーラトランジスタの特性に影
響を与えることはない。従って、オン抵抗の低い特性の
良好なDMOSFETとバイポーラトランジスタとを搭
載した半導体装置を低コストで得ることができる。In addition, in the manufacturing process of this embodiment, the drain offset layer 6 for reducing the ON resistance of the DMOSFET is formed simultaneously with the formation of the intrinsic base layer 7 which is inevitably required when forming the bipolar transistor. Therefore, there is no need to separately provide a step for forming the drain offset layer 6. By adopting such a structure, the characteristics of the PNP bipolar transistor are not affected. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device on which a DMOSFET and a bipolar transistor having good characteristics with low on-resistance are mounted at low cost.
【0030】なお、本実施形態においては、DMOSF
ETのドレインオフセット層6は多結晶シリコンゲート
電極9及びゲート酸化膜8からなる絶縁ゲートに接して
いないが、これは要求される耐圧によるものであり、接
していてもよい。その場合、DMOSFETのドレイン
コンタクト層13の形成もソース層12と同様に絶縁ゲ
ートに対してセルフアラインで形成してもよい。In this embodiment, the DMOSF
The drain offset layer 6 of the ET is not in contact with the insulated gate composed of the polysilicon gate electrode 9 and the gate oxide film 8, but this is due to the required breakdown voltage and may be in contact. In this case, the drain contact layer 13 of the DMOSFET may be formed in a self-aligned manner with respect to the insulated gate similarly to the source layer 12.
【0031】(第2の実施形態) 次に、第2の実施形態について説明する。図5〜図6
は、第2の実施形態における半導体装置の製造工程を示
す断面図である。Second Embodiment Next, a second embodiment will be described. 5 to 6
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment.
【0032】本実施形態においては、まず第1の実施形
態における図1に示す工程と同様の工程を行って、P型
半導体基板1のDMOSFET形成領域RdmosにはDM
OSFETのN- 型ドレイン層2を形成し、PNPバイ
ポーラトランジスタ形成領域RbpnpにはPNPバイポー
ラトランジスタの分離層3及びコレクタ層4を形成して
おく。In this embodiment, first, the same process as that shown in FIG. 1 in the first embodiment is performed, and the DMOSFET formation region Rdmos of the P-type semiconductor substrate 1 is provided with a DM.
An N- type drain layer 2 of the OSFET is formed, and an isolation layer 3 and a collector layer 4 of the PNP bipolar transistor are formed in a PNP bipolar transistor formation region Rbpnp.
【0033】その後、図5に示す工程で、例えば900
℃で酸化を行ない、半導体基板1の上に厚みが15nm
程度のシリコン酸化膜を形成し、さらにシリコン酸化膜
の上に多結晶シリコン膜を堆積した後、多結晶シリコン
膜及びシリコン酸化膜をパターニングして、DMOSF
ETのゲート酸化膜8と多結晶シリコンゲート電極9と
を形成する。Thereafter, in the step shown in FIG.
Oxidized at a temperature of 15 ° C. to a thickness of 15 nm on the semiconductor substrate 1.
After forming a silicon oxide film of a degree, further depositing a polycrystalline silicon film on the silicon oxide film, patterning the polycrystalline silicon film and the silicon oxide film,
An ET gate oxide film 8 and a polycrystalline silicon gate electrode 9 are formed.
【0034】次に、図6に示すように、例えばレジスト
膜17及び多結晶シリコンゲート電極9をマスクとして
用い、DMOSFET形成領域Rdmosのドレイン層2で
囲まれる領域と、PNPバイポーラトランジスタ形成領
域Rbpnpのコレクタ層4で囲まれる領域に例えば燐イオ
ンを注入エネルギーが120keV,ドーズ量が1.5
×1013cm-2程度の条件で注入した後、熱処理を行
う。Next, as shown in FIG. 6, using the resist film 17 and the polysilicon gate electrode 9 as a mask, for example, a region surrounded by the drain layer 2 of the DMOSFET formation region Rdmos and a PNP bipolar transistor formation region Rbpnp are formed. For example, phosphorus ions are implanted into a region surrounded by the collector layer 4 at an energy of 120 keV and a dose of 1.5.
After the implantation under the condition of about × 10 13 cm −2 , a heat treatment is performed.
【0035】これにより、DMOSFETのドレイン層
2で囲まれる領域にドレインオフセット層6が、バイポ
ーラトランジスタのコレクタ層4で囲まれる領域に真性
ベース層7がそれぞれ形成される。Thus, a drain offset layer 6 is formed in a region surrounded by the drain layer 2 of the DMOSFET, and an intrinsic base layer 7 is formed in a region surrounded by the collector layer 4 of the bipolar transistor.
【0036】以下、上述の第1の実施形態と同様の工程
を経て、DMOSFETのボディ層、ソース層、ドレイ
ンコンタクト層、バイポーラトランジスタのエミッタ層
などが形成され、基本的に図4に示す半導体装置と同じ
構造を有する半導体装置が得られる。Thereafter, through the same steps as in the first embodiment described above, the body layer, source layer, drain contact layer and the emitter layer of the bipolar transistor of the DMOSFET are formed, and the semiconductor device shown in FIG. A semiconductor device having the same structure as described above is obtained.
【0037】本実施形態によれば、基本的に上述の第1
の実施形態と同じ効果を得ることができる。According to the present embodiment, basically, the first
The same effect as that of the embodiment can be obtained.
【0038】加えて、本実施形態では、DMOSFET
のドレインオフセット層6を形成する際に、すでに形成
されている多結晶シリコンゲート電極9をマスクの一部
として使用できる。したがって、ドレインオフセット層
6を多結晶シリコンゲート電極9に対してセルフアライ
ンで形成することができ、オン抵抗のばらつきの少な
い、安定した特性のDMOSFETを形成することがで
きる。また、この方法によりバイポーラトランジスタの
特性に影響を与えることはなく、製造に要するコストが
増大することはない。In addition, in this embodiment, the DMOSFET
In forming the drain offset layer 6 of FIG. 1, the already formed polycrystalline silicon gate electrode 9 can be used as a part of the mask. Therefore, the drain offset layer 6 can be formed in a self-aligned manner with respect to the polycrystalline silicon gate electrode 9, and a DMOSFET with a small ON resistance variation and stable characteristics can be formed. In addition, this method does not affect the characteristics of the bipolar transistor, and does not increase the manufacturing cost.
【0039】なお、本実施形態においては、DMOSF
ETのドレインオフセット層6の形成後、DMOSFE
Tのボディ層(図示せず)を形成するようにしたが、先
にDMOSFETのボディ層を形成してもよい。In this embodiment, the DMOSF
After the formation of the drain offset layer 6 of ET, the DMOSFE
Although the body layer (not shown) of T is formed, the body layer of DMOSFET may be formed first.
【0040】なお、本実施形態においては、DMOSF
ETのドレインコンタクト層(図示せず)も、ソース層
(図示せず)と同様に、多結晶シリコンゲート電極9に
対してセルフアラインで形成してもよい。In this embodiment, the DMOSF
Similarly to the source layer (not shown), the drain contact layer (not shown) of the ET may be formed by self-alignment with respect to the polysilicon gate electrode 9.
【0041】(第3の実施形態) 次に、第3の実施形態について説明する。図7〜図11
は、第3の実施形態における半導体装置の製造工程を示
す断面図である。Third Embodiment Next, a third embodiment will be described. 7 to 11
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment.
【0042】まず、図7に示す工程では、比抵抗が例え
ば10〜20Ω・cmの(100)面を主面とするシリ
コン単結晶からなるP型半導体基板20を準備する。こ
の半導体基板20の主面には、DMOSFET形成領域
RdmosとNPNバイポーラトランジスタ形成領域Rbnpn
とが設けられている。ここで、半導体基板20の上に例
えばレジストマスク(図示せず)を形成し、これを用い
て、P型半導体基板20のDMOSFET形成領域Rdm
os、NPNバイポーラトランジスタ形成領域Rbnpnに、
例えば砒素イオンを注入エネルギーが40keV,ドー
ズ量が5×1014cm-2程度の条件で注入し、熱処理を
行うことにより、バイポーラトランジスタの埋め込みコ
レクタ層21及びDMOSFETの埋め込みドレイン層
22を形成する。First, in the step shown in FIG. 7, a P-type semiconductor substrate 20 made of a silicon single crystal having a (100) plane as a main surface and having a specific resistance of, for example, 10 to 20 Ω · cm is prepared. The main surface of the semiconductor substrate 20 has a DMOSFET formation region Rdmos and an NPN bipolar transistor formation region Rbnpn
Are provided. Here, for example, a resist mask (not shown) is formed on the semiconductor substrate 20 and is used to form a DMOSFET formation region Rdm of the P-type semiconductor substrate 20.
os, in the NPN bipolar transistor formation region Rbnpn,
For example, arsenic ions are implanted under the conditions that the implantation energy is about 40 keV and the dose is about 5 × 10 14 cm −2 , and heat treatment is performed to form the buried collector layer 21 of the bipolar transistor and the buried drain layer 22 of the DMOSFET.
【0043】次に、図8に示すように、例えば比抵抗が
1Ω・cm、厚さが2ミクロン程度のN型エピタキシャ
ル層23を形成する。次に、レジストマスクを用いて
(図示せず)、例えばホウ素イオンを注入エネルギーが
150keV,ドーズ量が2×1012cm-2程度の条件
で注入し、熱処理を行うことにより、素子分離のための
分離層24を形成する。この分離層24の形成により区
画されたN型エピタキシャル層23内の領域が、DMO
SFETのドレイン層25及びバイポーラトランジスタ
のコレクタ層26となる。Next, as shown in FIG. 8, an N-type epitaxial layer 23 having, for example, a specific resistance of 1 Ω · cm and a thickness of about 2 μm is formed. Next, using a resist mask (not shown), for example, boron ions are implanted under the conditions of an implantation energy of 150 keV and a dose of about 2 × 10 12 cm −2 , and a heat treatment is performed, thereby performing element isolation. Is formed. The region in the N-type epitaxial layer 23 partitioned by the formation of the separation layer 24 is a DMO
It becomes the drain layer 25 of the SFET and the collector layer 26 of the bipolar transistor.
【0044】次に、図9に示す工程では、レジスト膜1
9をマスクとして用い、例えば燐イオンを注入エネルギ
ーが80keV,ドーズ量が3×1015cm-2程度の条
件で注入し、熱処理を行うことにより、NPNバイポー
ラトランジスタのコレクタウォール層27及びDMOS
FETのドレインオフセット層28をそれぞれ形成す
る。Next, in the step shown in FIG.
9 is used as a mask, for example, phosphorus ions are implanted under the conditions of an implantation energy of 80 keV and a dose of about 3 × 10 15 cm −2 , and a heat treatment is performed to thereby form the collector wall layer 27 of the NPN bipolar transistor and the DMOS.
A drain offset layer 28 of the FET is formed.
【0045】次に、図10に示す工程では、NPNバイ
ポーラトランジスタ形成領域Rbnpnのコレクタ層26で
囲まれる領域に例えばホウ素イオンを注入エネルギーが
30keV,ドーズ量が1.5×1013cm-2程度の条
件で注入し、熱処理を行うことにより、NPNバイポー
ラトランジスタのコレクタ層26で囲まれる領域に真性
ベース層29を形成する。次に、例えば900℃で酸化
を行ない、半導体基板20の上に厚みが15nm程度の
シリコン酸化膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコ
ン膜を堆積した後、多結晶シリコン膜及びシリコン酸化
膜をパターニングして、DMOSFETのゲート酸化膜
30及び多結晶シリコンゲート電極31を形成する。さ
らに、例えばDMOSFETのボディ形成領域を開口し
たレジスト膜32及び多結晶シリコンゲート電極31を
マスクとして用い、DMOSFETのドレイン層25で
囲まれる領域に、例えばボロンイオンを注入エネルギー
が140keV,ドーズ量が5×1013cm-2程度の条
件で注入し、熱処理を行う。これにより、DMOSFE
Tのボディ層33が形成される。Next, in the step shown in FIG. 10, for example, boron ions are implanted into a region surrounded by the collector layer 26 of the NPN bipolar transistor forming region Rbnpn at an implantation energy of 30 keV and a dose of about 1.5 × 10 13 cm −2. And heat treatment is performed to form an intrinsic base layer 29 in a region surrounded by the collector layer 26 of the NPN bipolar transistor. Next, oxidation is performed at, for example, 900 ° C., a silicon oxide film having a thickness of about 15 nm is formed on the semiconductor substrate 20, and a polycrystalline silicon film is further deposited thereon. Is patterned to form a gate oxide film 30 and a polycrystalline silicon gate electrode 31 of the DMOSFET. Further, for example, using a resist film 32 having an opening in the body formation region of the DMOSFET and the polycrystalline silicon gate electrode 31 as a mask, a region surrounded by the drain layer 25 of the DMOSFET is implanted with, for example, boron ions at an implantation energy of 140 keV and a dose of 5 Implantation is performed under conditions of about × 10 13 cm −2 and heat treatment is performed. As a result, DMOSFE
A body layer 33 of T is formed.
【0046】次に、図11に示す工程では、レジスト膜
34及び多結晶シリコンゲート電極31をマスクとして
用い、DMOSFETのボディ層33で囲まれる領域
と、DMOSFETのドレインオフセット層28で囲ま
れる領域と、NPNバイポーラトランジスタの真性ベー
ス層29で囲まれる領域と、NPNバイポーラトランジ
スタのコレクタウォール層27で囲まれる領域に、例え
ば砒素イオンを注入エネルギーが40keV,ドーズ量
が1×1016cm-2程度の条件で注入し、熱処理を行
う。Next, in the step shown in FIG. 11, using the resist film 34 and the polysilicon gate electrode 31 as a mask, a region surrounded by the body layer 33 of the DMOSFET and a region surrounded by the drain offset layer 28 of the DMOSFET are used. In the region surrounded by the intrinsic base layer 29 of the NPN bipolar transistor and the region surrounded by the collector wall layer 27 of the NPN bipolar transistor, for example, arsenic ions are implanted at an energy of 40 keV and a dose of about 1 × 10 16 cm −2 . Inject under conditions and perform heat treatment.
【0047】これにより、DMOSFETのボディ層3
3で囲まれる領域にはソース層35が、DMOSFET
のドレインオフセット層28で囲まれる領域にはドレイ
ンコンタクト層36が、NPNバイポーラトランジスタ
の真性ベース層29で囲まれる領域にはエミッタ層37
が、NPNバイポーラトランジスタのコレクタウォール
層27で囲まれる領域にはコレクタコンタクト層38が
それぞれ形成される。Thus, the body layer 3 of the DMOSFET
The source layer 35 is formed in a region surrounded by
A drain contact layer 36 is formed in a region surrounded by the drain offset layer 28, and an emitter layer 37 is formed in a region surrounded by the intrinsic base layer 29 of the NPN bipolar transistor.
However, a collector contact layer 38 is formed in a region surrounded by the collector wall layer 27 of the NPN bipolar transistor.
【0048】さらに、本実施形態の図面には記載してい
ないが、この後、DMOSFETのボディ層25で囲ま
れる領域(図示せず)及びNPNバイポーラトランジス
タの真性ベース層29で囲まれる領域(図示せず)に、
例えばBF2 イオンを40keV、ドーズ量が3×10
15cm-2程度の条件で注入した後、熱処理を行う。これ
により、図示しないが、DMOSFETのボディ層25
で囲まれる領域にはボディコンタクト層が、バイポーラ
トランジスタの真性ベース層29で囲まれる領域にはベ
ースコンタクト層がそれぞれ形成される。Although not shown in the drawings of the present embodiment, thereafter, a region surrounded by the body layer 25 of the DMOSFET (not shown) and a region surrounded by the intrinsic base layer 29 of the NPN bipolar transistor (see FIG. (Not shown)
For example, BF2 ion is 40 keV and the dose is 3 × 10
After the implantation under the condition of about 15 cm -2 , heat treatment is performed. Thereby, although not shown, the body layer 25 of the DMOSFET is formed.
A body contact layer is formed in a region surrounded by, and a base contact layer is formed in a region surrounded by the intrinsic base layer 29 of the bipolar transistor.
【0049】さらに、本実施形態の図面には記載してい
ないが、この後、層間絶縁膜として例えば減圧CVD法
を用いてNSG膜を800nm程度形成し、その後、例
えばレジスト膜をマスクとして、NSG膜をドライエッ
チングにてエッチングし、コンタクトホールを形成す
る。最後に、例えば金属配線として、スパッタリング法
によりAl膜を形成し、その後、例えばレジスト膜をマ
スクとしてAl膜をエッチングして、Al配線を形成す
ればこの半導体装置が完成する。Further, although not shown in the drawings of this embodiment, an NSG film is formed as an interlayer insulating film to a thickness of about 800 nm by using, for example, a low pressure CVD method, and thereafter, for example, using a resist film as a mask, the NSG film is formed. The film is etched by dry etching to form a contact hole. Finally, an Al film is formed by a sputtering method, for example, as a metal wiring, and thereafter, the Al film is etched using, for example, a resist film as a mask to form an Al wiring, whereby the semiconductor device is completed.
【0050】本実施形態によれば、上記第1の実施形態
と同様に、ドレイン耐圧が高くかつドレイン抵抗の低い
DMOSFETを得ることができる。加えて、本実施形
態では、NPNバイポーラトランジスタに埋め込みコレ
クタ層21が設けられていて、この埋め込みコレクタ層
21にコレクタウォール層27が接しているので、動作
特性のよい縦型バイポーラトランジスタが得られる。そ
して、NPNバイポーラトランジスタを形成する際に必
要となるコレクタウォール層27の形成と同時にDMO
SFETのオン抵抗を低減するためのドレインオフセッ
ト層28を形成するので、ドレインオフセット層を形成
するための工程を別途設ける必要がなく、工程数の低減
により、製造コストを低減することができる。しかも、
この方法によりバイポーラトランジスタの特性に影響を
与えることはない。According to the present embodiment, a DMOSFET having a high drain withstand voltage and a low drain resistance can be obtained as in the first embodiment. In addition, in this embodiment, the buried collector layer 21 is provided in the NPN bipolar transistor, and the collector wall layer 27 is in contact with the buried collector layer 21, so that a vertical bipolar transistor having good operation characteristics can be obtained. Then, simultaneously with the formation of the collector wall layer 27 necessary for forming the NPN bipolar transistor, the DMO
Since the drain offset layer 28 for reducing the on-resistance of the SFET is formed, it is not necessary to separately provide a step for forming the drain offset layer, and the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of steps. Moreover,
This method does not affect the characteristics of the bipolar transistor.
【0051】なお、本実施形態においては、DMOSF
ETのドレインオフセット層28は多結晶シリコンゲー
ト電極31と接していないが、これは要求される耐圧に
よるものであり、接していてもよい。その場合、DMO
SFETのドレインコンタクト層36も、ソース層35
と同様に、多結晶シリコンゲート電極31に対してセル
フアラインで形成してもよい。In this embodiment, the DMOSF
The drain offset layer 28 of the ET is not in contact with the polycrystalline silicon gate electrode 31, but this is due to the required breakdown voltage and may be in contact. In that case, DMO
The drain contact layer 36 of the SFET is also
Similarly to the above, the polysilicon gate electrode 31 may be formed in a self-aligned manner.
【0052】なお、本実施形態においては、ドレインコ
ンタクト層36及びコレクタコンタクト層38を形成し
たが、これらは形成しなくてもよい。In this embodiment, the drain contact layer 36 and the collector contact layer 38 are formed, but these may not be formed.
【0053】また、本実施形態においては、DMOSF
ETの埋め込みドレイン層22を形成したが、これはな
くてもよい。In this embodiment, the DMOSF
Although the buried drain layer 22 of ET is formed, this may not be necessary.
【0054】さらに、本実施形態においては、DMOS
FETのボディコンタクト層及びバイポーラトランジス
タのベースコンタクト層を形成したが、これらはなくて
もよい。Further, in this embodiment, the DMOS
Although the body contact layer of the FET and the base contact layer of the bipolar transistor are formed, these may not be provided.
【0055】なお、本実施形態においては、バイポーラ
トランジスタの真性ベース層29の形成後にゲート酸化
膜及びゲート電極からなる絶縁ゲートを形成したが、先
に絶縁ゲートを形成してもよい。In this embodiment, the insulating gate composed of the gate oxide film and the gate electrode is formed after the formation of the intrinsic base layer 29 of the bipolar transistor. However, the insulating gate may be formed first.
【0056】なお、本実施形態においては、分離層24
の形成後にバイポーラトランジスタのコレクタウォール
層27及びDMOSFETのドレインオフセット層28
を形成したが、先にバイポーラトランジスタのコレクタ
ウォール層27及びDMOSFETのドレインオフセッ
ト層28を形成してもよい。In this embodiment, the separation layer 24
After formation of the collector wall layer 27 of the bipolar transistor and the drain offset layer 28 of the DMOSFET
Was formed, the collector wall layer 27 of the bipolar transistor and the drain offset layer 28 of the DMOSFET may be formed first.
【0057】ここで、上記各実施形態における各層の不
純物濃度の具体的な好ましい範囲について説明する。Here, a specific preferred range of the impurity concentration of each layer in each of the above embodiments will be described.
【0058】DMOSFETにおいて、N- 型ドレイン
層は5×1014〜5×1016cm-3程度、N- 型ドレイ
ンオフセット層は1×1016〜1×1020cm-3程度の
濃度の不純物を有していることが好ましく、N+ 型ドレ
インコンタクト層はドレインコンタクト層内の濃度以上
の不純物を有していることが好ましい。In the DMOSFET, the N− type drain layer has an impurity concentration of about 5 × 10 14 to 5 × 10 16 cm −3 , and the N− type drain offset layer has an impurity concentration of about 1 × 10 16 to 1 × 10 20 cm −3. It is preferable that the N + -type drain contact layer has an impurity at a concentration higher than that in the drain contact layer.
【0059】PNPバイポーラトランジスタにおいて、
コレクタ層は5×1014〜5×1016cm-3程度、真性
ベース層は1×1016〜1×1020cm-3程度の濃度の
不純物をそれぞれ有していることが好ましい。In a PNP bipolar transistor,
The collector layer preferably has an impurity concentration of about 5 × 10 14 to 5 × 10 16 cm −3 , and the intrinsic base layer preferably has an impurity concentration of about 1 × 10 16 to 1 × 10 20 cm −3 .
【0060】NPNバイポーラトランジスタにおいて、
N型エピタキシャル層内のコレクタ層は5×1014〜5
×1016cm-3程度、コレクタウォール層は、1×10
16〜1×1020cm-3程度の濃度の不純物をそれぞれ有
していることが好ましい。In an NPN bipolar transistor,
The collector layer in the N-type epitaxial layer is 5 × 10 14 to 5
About × 10 16 cm -3 , the collector wall layer is 1 × 10
It is preferable that each impurity has a concentration of about 16 to 1 × 10 20 cm −3 .
【0061】以上のような範囲の濃度の不純物を有して
いることにより、上記各実施形態の効果を有効に発揮す
ることができる。The effects of the above embodiments can be effectively exhibited by having the impurities in the above-described ranges.
【0062】(その他の実施形態) 上記第1、第2の実施形態においては、DMOSFET
のうち、特にNチャネルDMOSFETを例にとり、ま
た、バイポーラトランジスタのうち、特にPNPトラン
ジスタを例にとって説明したが、DMOSFETにおい
てはチャネルの極性はPチャネルでもよく、バイポーラ
トランジスタについてはNPNトランジスタについても
同様に適用することができる。また、第1の実施形態に
おけるDMOSFETのドレイン層をN- 型ドレイン層
2や、バイポーラトランジスタの分離層3を、N- 型エ
ピタキシャル成長層で形成してもよい。(Other Embodiments) In the first and second embodiments, the DMOSFET
Of these, an N-channel DMOSFET is taken as an example, and among the bipolar transistors, a PNP transistor is taken as an example. In a DMOSFET, the channel polarity may be P-channel. Can be applied. Further, the drain layer of the DMOSFET in the first embodiment may be formed of the N − type drain layer 2 and the separation layer 3 of the bipolar transistor may be formed of the N − type epitaxial growth layer.
【0063】なお、上記第1、第2の実施形態において
は、バイポーラトランジスタにベースコンタクト層及び
コレクタコンタクト層を形成していないが、それぞれD
MOSFETのソース層及びバイポーラトランジスタの
エミッタ層と同時に形成してもよい。In the first and second embodiments, the base contact layer and the collector contact layer are not formed in the bipolar transistor.
It may be formed simultaneously with the source layer of the MOSFET and the emitter layer of the bipolar transistor.
【0064】なお、上記第1、第2の実施形態において
は、DMOSFETにボディコンタクト層を形成してい
ないが、バイポーラトランジスタのエミッタ層と同時に
形成してもよい。Although the body contact layer is not formed on the DMOSFET in the first and second embodiments, it may be formed simultaneously with the emitter layer of the bipolar transistor.
【0065】なお、上記第3の実施形態においては、D
MOSFETのうち、特にNチャネルDMOSFETを
例にとり、また、バイポーラトランジスタのうち、特に
NPNトランジスタを例にとって説明したが、DMOS
FETにおいてはチャネルの極性はPチャネルでもよ
く、バイポーラトランジスタについてはPNPトランジ
スタについても同様に適用することができる。In the third embodiment, D
Among the MOSFETs, an N-channel DMOSFET is taken as an example, and among the bipolar transistors, an NPN transistor is taken as an example.
In an FET, the polarity of the channel may be P-channel, and the same applies to a PNP transistor for a bipolar transistor.
【0066】また、第3の実施形態におけるDMOSF
ETのドレイン層25及びバイポーラトランジスタのコ
レクタ層26はN- 型エピタキシャル成長層により形成
されているが、これは通常の拡散層で形成されていても
よい。Further, the DMOSF in the third embodiment
The drain layer 25 of the ET and the collector layer 26 of the bipolar transistor are formed of an N- type epitaxial growth layer, but may be formed of a normal diffusion layer.
【0067】[0067]
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、半導体基
板上に少なくとも1つのDMOSFETとバイポーラト
ランジスタを搭載した半導体装置において、DMOSF
ETのドレインオフセット層とバイポーラトランジスタ
のベース層とを同時に導入された不純物を有する構造と
したので、工程数の低減を図りながら、DMOSFET
のオン抵抗を低減することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, there is provided a semiconductor device having at least one DMOSFET and a bipolar transistor mounted on a semiconductor substrate.
Since the drain offset layer of the ET and the base layer of the bipolar transistor have a structure having impurities introduced at the same time, the number of steps can be reduced and the DMOSFET can be reduced.
Can be reduced.
【0068】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
半導体基板上にDMOSFETとバイポーラトランジス
タを搭載した半導体装置の製造方法において、DMOS
FETのドレイン層で囲まれる領域とバイポーラトラン
ジスタのコレクタ層で囲まれる領域とに第1導電型不純
物を導入して、DMOSFETのドレインオフセット層
とバイポーラトランジスタのベース層とを同時に形成す
る工程を設けているため、ドレインオフセット層のみを
形成する工程を別途設けることなく、オン抵抗の小さい
DMOSFETを搭載した半導体装置の形成を図ること
ができる。 According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
In a method of manufacturing a semiconductor device having a DMOSFET and a bipolar transistor mounted on a semiconductor substrate, a DMOS
A step of introducing a first conductivity type impurity into a region surrounded by the drain layer of the FET and a region surrounded by the collector layer of the bipolar transistor to simultaneously form a drain offset layer of the DMOSFET and a base layer of the bipolar transistor; Therefore, it is possible to form a semiconductor device equipped with a DMOSFET having a low on-resistance without separately providing a step of forming only the drain offset layer.
【図1】第1の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちDMOSFETのドレイン層とPNPバイポーラ
トランジスタの分離層及びコレクタ層とを形成するまで
の工程を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a process of forming a drain layer of a DMOSFET and an isolation layer and a collector layer of a PNP bipolar transistor in a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.
【図2】第1の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちDMOSFETのドレインオフセット層とPNP
バイポーラトランジスタの真性ベース層とを形成するま
での工程を示す断面図である。FIG. 2 shows a drain offset layer of a DMOSFET and a PNP in a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a process up to formation of an intrinsic base layer of a bipolar transistor.
【図3】第1の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちDMOSFETの絶縁ゲート及びボディ層を形成
するまでの工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process up to formation of an insulated gate and a body layer of a DMOSFET in a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment;
【図4】第1の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちDMOSFETのソース層及びドレインコンタク
ト層とPNPバイポーラトランジスタのエミッタ層とを
形成するまでの工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a source layer and a drain contact layer of a DMOSFET and an emitter layer of a PNP bipolar transistor in a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.
【図5】第2の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちDMOSFETの絶縁ゲート及びドレイン層とN
Pバイポーラトランジスタの分離層及びコレクタ層とを
形成するまでの工程を示す断面図である。FIG. 5 shows an insulated gate and drain layer of a DMOSFET and N in a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process until a separation layer and a collector layer of a P bipolar transistor are formed.
【図6】第2の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちDMOSFETのドレインコンタクト層とNPバ
イポーラトランジスタの真性ベース層とを形成するまで
の工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a drain contact layer of a DMOSFET and an intrinsic base layer of an NP bipolar transistor in a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment.
【図7】第3の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちDMOSFETの埋め込みドレイン層とNPNバ
イポーラトランジスタの埋め込みコレクタ層とを形成す
るまでの工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a process of forming a buried drain layer of a DMOSFET and a buried collector layer of an NPN bipolar transistor in a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment.
【図8】第3の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちN型エピタキシャル層と分離層とを形成するまで
の工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a N-type epitaxial layer and an isolation layer in a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment.
【図9】第3の実施形態における半導体装置の製造工程
のうちDMOSFETのドレインオフセット層とNPN
バイポーラトランジスタのコレクタウォール層とを形成
するまでの工程を示す断面図である。FIG. 9 shows a drain offset layer of a DMOSFET and an NPN in a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process up to formation of a collector wall layer of a bipolar transistor.
【図10】第3の実施形態における半導体装置の製造工
程のうちDMOSFETの絶縁ゲート及びボディ層とN
PNバイポーラトランジスタの真性ベース層とを形成す
るまでの工程を示す断面図である。FIG. 10 shows an insulated gate and a body layer of a DMOSFET and N in a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a process up to formation of an intrinsic base layer of a PN bipolar transistor.
【図11】第3の実施形態における半導体装置の製造工
程のうちDMOSFETのソース層及びドレインコンタ
クト層とNPNバイポーラトランジスタのエミッタ層及
びコレクタコンタクト層とを形成するまでの工程を示す
断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a source layer and a drain contact layer of a DMOSFET and an emitter layer and a collector contact layer of an NPN bipolar transistor in a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment.
【図12】従来の半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.
1 P型半導体基板 2 ドレイン層 3 分離層 4 コレクタ層 5 レジスト膜 6 ドレインオフセット層 7 真性ベース層 8 ゲート酸化膜 9 多結晶シリコンゲート電極 10 レジスト膜 11 ボディ層 12 ソース層 13 ドレインコンタクト層 14 エミッタ層 17 レジスト膜 19 レジスト膜 20 P型半導体基板 21 埋め込みコレクタ層 22 埋め込みドレイン層 23 エピタキシャル層 24 分離層 25 ドレイン層 26 コレクタ層 27 コレクタウォール層 28 ドレインオフセット層 29 真性ベース層 30 ゲート酸化膜 31 多結晶シリコンゲート電極 32 レジスト膜 33 ボディ層 34 レジスト膜 35 ソース層 36 ドレインコンタクト層 37 エミッタ層 38 コレクタコンタクト層 Rdmos DMOSFET形成領域 Rbpnp PNPバイポーラトランジスタ形成領域 Rbnpn NPNバイポーラトランジスタ形成領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type semiconductor substrate 2 Drain layer 3 Separation layer 4 Collector layer 5 Resist film 6 Drain offset layer 7 Intrinsic base layer 8 Gate oxide film 9 Polycrystalline silicon gate electrode 10 Resist film 11 Body layer 12 Source layer 13 Drain contact layer 14 Emitter Layer 17 resist film 19 resist film 20 P-type semiconductor substrate 21 buried collector layer 22 buried drain layer 23 epitaxial layer 24 separation layer 25 drain layer 26 collector layer 27 collector wall layer 28 drain offset layer 29 intrinsic base layer 30 gate oxide film 31 many Crystal silicon gate electrode 32 Resist film 33 Body layer 34 Resist film 35 Source layer 36 Drain contact layer 37 Emitter layer 38 Collector contact layer Rdmos DMOSFET formation region Rbpnp PNP Lee Paula transistor forming region Rbnpn NPN bipolar transistor forming region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−176640(JP,A) 特開 昭60−137055(JP,A) 特開 平4−17364(JP,A) 特開 平5−198757(JP,A) 特開 昭62−247558(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8248 - 21/8249 H01L 27/06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-176640 (JP, A) JP-A-60-137055 (JP, A) JP-A-4-17364 (JP, A) JP-A-5-176640 198757 (JP, A) JP-A-62-247558 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/8248-21/8249 H01L 27/06
Claims (4)
SFETとバイポーラトランジスタとを搭載した半導体
装置において、 上記DMOSFETは、 上記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲ
ート電極と、 少なくとも上記ゲート電極の下方の領域を含む上記半導
体基板内の領域に形成され低濃度の第1導電型不純物を
含むドレイン層と、 上記ゲート電極の一方の側方に位置する上記半導体基板
内の領域に形成され高濃度の第1導電型不純物を含むソ
ース層と、 上記ドレイン領域で囲まれる領域内で上記ゲート電極の
他方の側方に位置しかつ上記ゲート電極とは離れた領域
に形成され上記ドレイン層よりも高濃度の第1導電型不
純物を含むドレインオフセット層と、 上記ドレインオフセット層で囲まれる領域に形成され上
記ドレインオフセット層よりも高濃度の第1導電型不純
物を含むドレインコンタクト層と、 上記ソース層を囲み上記半導体基板の表面付近の領域で
上記ゲート電極の下方領域の一部にまで達し、かつ上記
ドレインコンタクト層とは上記ドレイン層を挟んで所定
距離だけ離れるように形成されたしきい値制御レベルの
第2導電型不純物を含むボディ層とを備え、 上記バイポーラトランジスタは、 第2導電型不純物を含むコレクタ層と、 上記コレクタ層で囲まれる領域に形成され第1導電型不
純物を含むベース層と、 上記ベース層で囲まれる領域に形成され第2導電型不純
物を含むエミッタ層とを備えていて、 上記DMOSFETのドレインオフセット層と上記バイ
ポーラトランジスタのベース層とは、同時に導入された
第1導電型不純物を含み、その拡散深さは上記DMOS
FETのソース層の拡散深さよりも深いことを特徴とす
る半導体装置。At least one DMO on a semiconductor substrate
In a semiconductor device equipped with an SFET and a bipolar transistor, the DMOSFET includes a gate electrode formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film, and a region in the semiconductor substrate including at least a region below the gate electrode. A drain layer including a low-concentration first-conductivity-type impurity, a source layer including a high-concentration first-conductivity-type impurity formed in a region in the semiconductor substrate located on one side of the gate electrode; A drain offset which is located on the other side of the gate electrode in a region surrounded by the drain region and is apart from the gate electrode and which has a higher concentration of the first conductivity type impurity than the drain layer; A first conductivity type impurity formed in a region surrounded by the drain offset layer and having a higher concentration than the drain offset layer; A drain contact layer including the source layer, surrounding the source layer, reaching a part of a region below the gate electrode in a region near the surface of the semiconductor substrate, and being separated from the drain contact layer by a predetermined distance with the drain layer interposed therebetween And a body layer containing a second conductivity type impurity having a threshold control level formed as described above. The bipolar transistor is formed in a region surrounded by the collector layer containing the second conductivity type impurity and the collector layer. A base layer containing a first conductivity type impurity; and an emitter layer formed in a region surrounded by the base layer and containing a second conductivity type impurity, wherein the drain offset layer of the DMOSFET and the base layer of the bipolar transistor are provided. Contains the first conductivity type impurity introduced at the same time, and the diffusion depth thereof is
A semiconductor device characterized by being deeper than a diffusion depth of a source layer of an FET.
純物の濃度は、5×1014〜5×1016cm-3であるこ
とを特徴とする半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration of the first conductivity type impurity in the drain layer of the DMOSFET is 5 × 10 14 to 5 × 10 16 cm −3. .
ランジスタ形成領域とを有する半導体基板を形成する第
1の工程と、 上記DMOSFET形成領域に第1導電型不純物を導入
して上記DMOSFETのドレイン層を形成する第2の
工程と、 上記バイポーラトランジスタ形成領域に第2導電型不純
物を導入して上記バイポーラトランジスタのコレクタ層
を形成する第3の工程と、 上記DMOSFETの上記ドレイン層で囲まれる領域と
上記バイポーラトランジスタの上記コレクタ層で囲まれ
る領域とに第1導電型不純物を導入し、次いで熱処理を
行ない、上記DMOSFETのドレインオフセット層と
上記バイポーラトランジスタのベース層とを同時に形成
する第4の工程と、 上記第4の工程の後に、上記半導体基板を酸化して上記
DMOSFET形成領域にゲート絶縁膜を形成し、次い
で上記ゲート絶縁膜の上で上記ドレインオフセット層と
は離れた領域にゲート電極を形成する第5の工程と、 上記ゲート電極の一方の側方に位置しかつ上記ドレイン
層で囲まれる領域に第2導電型不純物を導入して、上記
ゲート絶縁膜の下方領域の一部にまで達する上記DMO
SFETのボディ層を形成する第6の工程と、 上記DMOSFET形成領域において、上記ドレインオ
フセット層で囲まれる領域に第1導電型のドレインコン
タクト層と、上記ボディ層で囲まれる第1導電型のソー
ス層とを形成する第7の工程と、 上記バイポーラトランジスタ形成領域において上記ベー
ス層で囲まれる第2導電型のエミッタ層を形成する第8
の工程とを備え、 上記DMOSFETのドレインオフセット層と上記バイ
ポーラトランジスタのベース層とは、上記DMOSFE
Tのドレイン層よりも高濃度でかつドレインコンタクト
層よりも低濃度の不純物を含み、その拡散深さは上記D
MOSFETのソース層の拡散深さよりも深いことを特
徴とする半導体装置の製造方法。3. A first step of forming a semiconductor substrate having a DMOSFET formation region and a bipolar transistor formation region, and a first step of forming a drain layer of the DMOSFET by introducing a first conductivity type impurity into the DMOSFET formation region. A third step of introducing a second conductivity type impurity into the bipolar transistor forming region to form a collector layer of the bipolar transistor; and a region surrounded by the drain layer of the DMOSFET and the bipolar transistor. A fourth step of introducing a first conductivity type impurity into a region surrounded by the collector layer and then performing a heat treatment to simultaneously form a drain offset layer of the DMOSFET and a base layer of the bipolar transistor; After the step, the semiconductor substrate is oxidized to A fifth step of forming a gate insulating film in the OSFET formation region, and then forming a gate electrode on the gate insulating film in a region apart from the drain offset layer; and forming a gate electrode on one side of the gate electrode. And introducing a second conductivity type impurity into a region surrounded by the drain layer to reach a part of a region below the gate insulating film.
A sixth step of forming a body layer of the SFET; a drain contact layer of a first conductivity type in a region surrounded by the drain offset layer in the DMOSFET formation region; and a source of a first conductivity type surrounded by the body layer. A seventh step of forming a second conductive type emitter layer surrounded by the base layer in the bipolar transistor formation region.
Wherein the drain offset layer of the DMOSFET and the base layer of the bipolar transistor are connected to the DMOSFE
T has a higher impurity concentration than the drain layer and a lower impurity concentration than the drain contact layer.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the depth is greater than a diffusion depth of a source layer of a MOSFET.
おいて、 上記DMOSFETのドレイン層における第1導電型不
純物の濃度は、5×1014〜5×1016cm-3であるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the concentration of the first conductivity type impurity in the drain layer of the DMOSFET is 5 × 10 14 to 5 × 10 16 cm −3. A method for manufacturing a semiconductor device.
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