JPH02150058A - バイポーラｃｍｏｓ複合型半導体装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は同一半導体基板にバイポーラトランジスタ及び
ＭＯＳトランジスタが形成されているバイポーラＣＭＯ
Ｓ複合型半導体装置に関する。

［従来の技術］ 第２図は従来のバイポーラＣＭＯＳ複合型半導体装置の
一例を示す断面図である。

この第２図においては、半導体基板１上に形成されてい
るフィールド酸化膜３により、３個の素子領域が相互に
絶縁分離されて形成されている。

第２図の左側の素子領域はＰチャネルＭ　ＯＳ　＋−ラ
ンジスタ領域である。この領域においては、半導体基板
１上にＮウェル領域６が形成されている。

そして、このＮウェル領域６上にはゲート酸化膜２０が
形成されており、このゲート酸化膜２０上には多結晶シ
リコンのＰチャネルゲート電ｉ１４が選択的に形成され
ている。Ｎウェル領域６の表面には、このゲート電極１
４に対して自己整合的にＰ＋型ソース・ドレイン拡散領
域７が形成されている。フィールド酸化膜３、ゲート電
極１４及びゲート酸化膜２０上にはリンを高濃度に添加
したシリコン酸化物（以下、ＰＳＧという）からなる絶
縁膜４が被覆されており、この絶縁膜４及びゲート酸化
膜２０の適所にはソース・ドレイン領域７に到達するコ
ンタクト孔が設けられている。

そして、アルミニウムの金属配線１３がこのコンタクト
孔を埋込んで選択的に形成されている。これにより、金
属配線１３はソース・トレイン拡散領域７と接続されて
いる。

第２図の中央に形成された素子領域はＮチャネルＭＯ８
）ランジスタ領域である。

この素子領域において、半導体基板１の表面にはＰ＋型
埋込層が形成されており、この埋込層上にＰウェル拡散
領域５が形成されている。そして、このＰウェル拡散領
域５上にゲート酸化Ｍ２０が形成されている。このゲー
ト酸化膜２０上には多結晶シリコンによりＮチャネルゲ
ート電極１５が選択的に形成されている。そして、Ｐウ
ェル拡散領域５の表面には、このゲート電極１５に対し
て自己整合的にＮ＋型ソース・ドレイン領域８が形成さ
れている。ゲート酸化膜２０及びゲート電極１５上には
絶縁膜４が被覆されており、この絶縁膜４及びゲート酸
化膜２０の適所はソース・ドレイン領域８に到達するコ
ンタクト孔が設けられている。金属配線１３は、このコ
ンタクト孔を埋込んで絶縁膜４上に選択的に形成されて
いる。これにより、この金属配線１３はソース・トレイ
ン拡散領域８と接続されている。

第２図の右側の素子領域はバイポーラ１〜ランジスタ形
成領域である。このバイポーラトランジスタ形成領域に
おいては、半導体基板１の表面にＮ＋埋込層が形成され
ており、この基板１上にＮ型エピタキシャル層２が形成
されている。このエピタキシャル層２の右側の領域には
、エピタキシャル層２の表面から埋込層に到達する領域
にコレクタ拡散領域１２が形成されている。また、エピ
タキシャル層２の表面にはＰ型拡散領域９か形成されて
いる。更に、このＰ型拡散領域９の表面にはＮ＋型エミ
ッタ拡散領域１１が形成されており、Ｐ型拡散領域９の
右端部にはＰ＋型ベース拡散領域１０が形成されている
。

このバイポーラトランジスタ領域のエピタキシャル層２
上にはマスク酸化膜１９が形成されている。エミッタ拡
散領域１１上のマスク酸化膜１９にはコンタクト孔が設
けられており、このコンタクト孔を埋込んでエミッタ拡
散領域１１と接続した多結晶シリコンのエミッタ電極１
７がマスク酸化ＰＡ１９上に選択的に形成されている。

このエミッタ電極１７及びマスク酸化膜１つ上には絶縁
膜４が被覆されており、この絶縁膜４及びマスク酸化Ｍ
１９の適所にはベース拡散領域１０、エミッタ電極１７
及びコレクタ拡散領域１２に到達するコンタクト孔が設
けられている。金属配線１３はこれらのコンタクト孔を
埋込んで絶縁膜４上に選択的に形成されている。これに
より、各金属配線１３はベース拡散領域１０、エミッタ
電極１７及びコレクタ拡散領域１２と接続されている。

従来のバイポーラＣＭＯ３複合型半導体装置は上述の如
く構成されており、ＭＯＳトランジスタのゲート電極１
４．１５及びバイポーラトランジスタのエミッタ電極１
７は同一の膜厚の多結晶シリコン膜により形成されてい
る。そして、ＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲート電
極１５の多結晶シリコン膜には不純物としてリン及びヒ
素が添加されており、ＰチャネルＭＯＳトランジスタの
ゲート電極１４の多結晶シリコン膜には不純物としてリ
ン及びボロンが添加されており、また、バイポーラトラ
ンジスタのエミッタ電極１７の多結晶シリコン膜には不
純物としてヒ素が添加されている。

そして、上述の如くＭｏＳトランジスタのソース・ドレ
イン拡散領域７．８並びにバイポーラトランジスタのベ
ース拡散領域１０及びコレクタ拡散領域１２には、アル
ミニウムの金属配線１３が直接接続されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来のバイポーラＣＭＯ８複合
型半導体装置においては、バイポーラトランジスタのベ
ース拡散領域１０及びコレクタ拡散領域１２には多結晶
シリコン膜による引出し電極がないため、絶縁膜４及び
マスク酸化膜１つに開孔された深いコンタクト孔を埋込
む必要があり、金属配線１３用のアルミニウムの被覆性
（ステップカバレッジ）が問題となることがある。

通常、ＭｏＳトランジスタのゲート酸化膜２０の膜厚は
約２５０乃至４５０人であり、バイポーラトランジスタ
のマスク酸化膜１９の膜厚は約１８００乃至２５００人
である。そして、各電極間を絶縁するための絶縁膜４の
膜厚は約７０００乃至１００００人である。

製造工程において、これらの膜にコンタクト用の孔を開
孔する場合、フォトレジストマスク工程の簡素化のため
に、Ｍｏ８）ランジスタのゲート部、ソース部及びトレ
イン部並びにバイポーラトランジスタのベース部、エミ
ッタ部及びコレクタ部のコンタクト用の孔を全て同時に
開孔している。

このために、このコンタクト孔のエツチング工程におい
ては、最も膜厚が厚いバイポーラトランジスタのベース
部及びコレクタ部上のマスク酸化膜１つ及び絶縁膜４を
基板表面まで開孔することができるエツチング時間を設
定してエツチングしている。

しかし、このように最も厚い膜厚に合わせてエツチング
を行なった場合、多結晶シリコン電極を有していないＭ
ＯＳトラ〉・ジスタのゲート部と、バイポーラトランジ
スタのエミッタ部及びＭＯＳトランジスタのソース・ト
レイン部はオーバーエツチングになり、マスク設計上は
バイポーラトランジスタのベース部及び３１２２部と同
一の開孔寸法であっても、実際にエツチングを行なった
後の出来上がり寸法は夫々異なってしまうという問題点
がある。

更に、バイポーラトランジスタのベース部、コレクタ部
の孔はマスク酸化膜１９の膜厚分だけコンタクト開孔段
差が大きくなり、電極であるアルミニウムの被覆性が他
の電極用の孔の被覆性に比して低いという欠点もある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
バイポーラトランジスタ及びＣＭＯＳトランジスタの各
電極部のコンタクト用の孔を均一な寸法で形成すること
ができると共にアルミニウムの被覆性が優れたバイポー
ラＣＭＯ９複合型半導体装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るバイポーラＣＭＯ３複合型半導体装置は、
同一半導体基板にバイポーラトランジスタ及びＭＯＳト
ランジスタが形成されているバイポーラＣＭｏ８複 バイポーラトランジスタのベース拡散領域に接続された
ベース電極層と、前記バイポーラトランジスタのエミッ
タ拡散領域に接続されたエミッタ電極層と、前記バイポ
ーラトランジスタのコレクタ拡散領域に接続されたコレ
クタ電極層と、前記ＭＯＳトランジスタのゲートの電極
層とを有し、前記ベース電極層、エミッタ電極層、コレ
クタ電極層及びゲート電極層が同一膜厚の多結晶シリコ
ンで半導体基板上に形成されていることを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、バイポーラトランジスタのベース領
域、エミッタ領域及びコレクタ領域に接触するベース電
極層、エミッタ電極層及びコレクタ電極層を半導体基板
上に設け、各電極層を同一膜厚の多結晶シリコン膜で形
成しである。そして、これらの多結晶シリコン膜の厚さ
はＭＯＳ）ランジスタのゲート電極層を構成している多
結晶シリコン膜の厚さと同一である。これにより、ベー
ス電極層、エミッタ電極層及びコレクタ電極層上に絶縁
膜を介して形成される金属配線はこの絶縁膜に設けられ
たコンタクト孔のみを埋込んで形成すればよい。このた
め、金属配線が埋込むべきコンタクト孔の深さが浅く均
一になるので、金属配線用のアルミニウム等の被覆性は
良好になる。

また、バイポーラトランジスタのベース部，エミッタ部
及びコレクタ部並びにＭＯＳトランジスタのソース・ド
レイン電極部のコンタクト孔の深さは全て略々同一の寸
法となるので、コンタクト孔形成の際にオーバーエツチ
ングが回避され、均一なコンタクト寸法を得ることがで
きる。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係るバイポーラＣＭＯ８複合
型半導体装置を示す断面図である。

本実施例が従来の半導体装置と異なる点はバイポーラト
ランジスタの電極の構造が異なることにあり、その他の
構造は基本的には従来と同様であるので、第１図におい
て第２図と同一物には同一符号を付してその詳しい説明
は省略する。

バイポーラトランジスタ領域のエピタキシャル層２上に
はマスク酸化膜１つが形成されており、このマスク酸化
膜１つにはベース拡散領域１０、エミッタ拡散領域１１
及びコレクタ拡散領域１２に到達するコンタクト孔が設
けられている。そして、マスク酸化膜１９上には多結晶
シリコン膜により、ベース電極１６、エミッタ電極１７
及びコレクタ電極１８が前記コンタクト孔を埋込んで選
択的に形成されている。これらの電極１６．１７゜１８
の厚さは、多結晶シリコン膜により形成されているＭＯ
Ｓトランジスタのゲート電極１４．１５と同一の厚さを
有する。そして、このベース電極１６の多結晶シリコン
膜にはボロンが添加されており、エミッタ電極１７の多
結晶シリコン膜にはヒ素が添加されており、コレクタ電
極１８の多結晶シリコン膜には、ＭＯＳ）ランジスタの
ゲート電極１４．．１５と同様に、リンが不純物として
添加されている。

これらのベース電極１６、エミッタ電極１７及びコレク
タ電極１８並びにマスク酸化膜１９上にはＰＳＧ膜であ
る絶縁膜４が形成されており、この絶縁膜４の適所には
ベース電極１６、エミッタ電Ｉｆｌ１７及びコレクタ電
極１８に到達するコンタクト孔が設けられている。そし
て、これらのコンタクト孔を埋込んでアルミニウムの金
属配線１３が形成されている。

本実施例に係るバイポーラＣＭＯＳ複合型半導体装置は
上述の如く構成されており、金属配線１３をベース領域
１０、エミッタ領域１１及びコレクタ領域１２と電気的
に接続するためのコンタクト孔は、電極間を絶縁してい
る絶縁膜４にのみ形成すれば良い。このため、ＭＯＳ）
ランジスタ及びバイポーラトランシタの各コンタクト孔
の段差は殆ど同一となる。従って、いずれのコンタクト
孔においても、そのコンタクト孔の形成に際して、オー
バーエツチングを回避できる最適のエツチング条件を設
けることができる。

また、金属配線１３は絶縁膜４又は絶縁膜４とゲート酸
化ｖ２０とを埋込めば良いので、被覆性が良好となる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、バイポーラトラン
ジスタのベース拡散領域、エミッタ拡散領域及びコレク
タ拡散領域と接続されるベース電極層、エミッタ電極層
及びコレクタ電極層が多結晶シリコン膜により形成され
ており、この多結晶シリコン膜の厚さはＭＯＳトランジ
スタのゲート電極層の厚さと同一であるため、各コンタ
クト開孔の寸法の不均一を解消できると共に、その上に
形成すべき金属配線用のアルミニウム等の被覆性を向上
させることができる。これにより、本発明は高信頼性の
バイポーラＣＭＯＳ複合型半導体装置を得ることができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るバイポーラＣＭＯＳ複合
型半導体装置を示す断面図、第２図は従来のバイポーラ
ＣＭＯＳ複合型半導体装置を示す断面図である。 １；Ｐ型半導体基板、２；Ｎ型エピタキシャル層、３；
フィールド酸化膜、４；絶縁膜、５；Ｐウェル拡散領域
、６；Ｎウェル拡散領域、７；Ｐ＋型ソース・ドレイン
拡散領域、８；Ｎ＋型ソース・ドレイン拡散領域、９；
Ｐ型拡散領域、１０；ベース拡散領域、１１；エミッタ
拡散領域、１２；コレクタ拡散領域、１３；金属配線、
１４；Ｐチャネルゲート電極、１５；Ｎチャネルゲート
電極、１６；ベース電極、１７；エミッタ電極、１８；
コレクタ電極、１９；マスク酸化膜、２０；ゲート酸化
膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一半導体基板にバイポーラトランジスタ及びＭ
   ＯＳトランジスタが形成されているバイポーラＣＭＯＳ
   複合型半導体装置において、前記バイポーラトランジス
   タのベース拡散領域に接続されたベース電極層と、前記
   バイポーラトランジスタのエミッタ拡散領域に接続され
   たエミッタ電極層と、前記バイポーラトランジスタのコ
   レクタ拡散領域に接続されたコレクタ電極層と、前記Ｍ
   ＯＳトランジスタのゲートの電極層とを有し、前記ベー
   ス電極層、エミッタ電極層、コレクタ電極層及びゲート
   電極層が同一膜厚の多結晶シリコンで半導体基板上に形
   成されていることを特徴とするバイポーラＣＭＯＳ複合
   型半導体装置。