JPH02309662A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02309662A
JPH02309662A JP1130194A JP13019489A JPH02309662A JP H02309662 A JPH02309662 A JP H02309662A JP 1130194 A JP1130194 A JP 1130194A JP 13019489 A JP13019489 A JP 13019489A JP H02309662 A JPH02309662 A JP H02309662A
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silicon film
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Koichi Shimoda
孝一 下田
Shunichi Kuroda
俊一 黒田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は半導体装置の製造方法に係り、詳しくは、B
iCMO3型半導体集積回路などにおいて半導体基板に
P型埋込層とN型埋込層を形成する方法に関する。
(従来の技術) 半導体基板にP型埋込層とN型埋込層を形成する従来の
方法として、従来のBi CMO3型半導体集積回路の
製造方法を第2図を参照して説明する。
第2図において、1はP型半導体基板であり、このP型
半導体基板1にN゛埋込層2とP゛埋込N3を形成する
。ここで、N0埋込層2はNPNバイポーラトランジス
タ形成形成領襠部4PNバイポーラトランジスタのコレ
クタシリーズ抵抗を下げるために、また、Pチャンネル
MO3)ランジスタ形成領域部5にPチャンネルMO5
)ランジスタが寄生バイポーラ動作を起こさないように
形成される。一方、ど埋込層3は、NPNバイポーラト
ランジスタの素子分離領域部6に、エピタキシャル層成
長後の上方からの分離拡散時間を短縮するために形成さ
れるとともに、NチャンネルMOSトランジスタ形成領
域部7に、NチャンネルMOSトランジスタが寄生バイ
ポーラ動作を起こさないように形成される。このような
N゛埋込層2とP99埋込3は、熱酸化、ホトリソエツ
チング、熱拡散のサイクルを2回繰り返して製造されて
おり N +埋込層2は通常A3やsbを用いて20〜
100 Ω10に形成され、P゛埋込層3は通常B(ボ
ロン)を用いて50〜300Ω10に形成される。
このようにしてN゛埋込層2とP゛埋込層3を形成した
前記基板l上にN−エピタキシャル層8を成長させる。
この時、エピタキシャル層8はNPNバイポーラトラン
ジスタの素子特性とPチャンネルMO3)ランジスタの
ゲートスレッシュホールド電圧を制御できるように濃度
および厚さが決められる。また、この時、N゛埋込層2
とP゛埋込層3はエピタキシャル層8内に上方拡散する
しかる後、NチャンネルMO3)ランジスタ形成領域部
7と素子分離領域部6のエピタキシャル層8に上方から
P型不純物を拡散してP−拡散領域9を形成する。この
P−拡散領域9はP°埋込層3に到達するように形成さ
れ、NPNバイポーラトランジスタの素子分離とNチャ
ンネルMOSトランジスタのスレッシュホールド電圧を
制御するために形成される。
しかる後、エピタキシャルN8上に厚い素子分離酸化膜
10を選択的に形成した後、NPNバイポーラトランジ
スタ形成形成領襠部4ピタキシャル層領域8aに、NP
Nバイポーラトランジスタのアクティブベースとしての
P拡散層11を形成する。その後、PチャンネルMO3
!−ランジスタ形成領域部5のエピタキシャル層領域8
b上およびNチャンネルMOSトランジスタ形成領域部
7のP−拡散領域9上にMOSトランジスタのゲート酸
化膜12とゲート電極13を形成する*)Nいて、Pチ
ャンネルMO3)ランジスタ形成領域部5のエピタキシ
ャル層領域8bとアクティブベースとしてのP拡散層1
1内に、PチャンネルMOSトランジスタのソース・ド
レインおよびNPNバイポーラトランジスタのインアク
ティブベース(オーミックコンタクトをとるために必要
)としてのP°拡散層14を形成する。さらに、Nチャ
ンネルMO3)ランジスタ形成領域部7のP−拡散領域
9とアクティブベースとしてのP拡散層ll内ならびに
このアクティブベースが形成されたエピタキシャル層領
域8a内に、NチャンネルMOSトランジスタのソース
・ドレインおよびNPNバイポーラトランジスタのエミ
ッタならびにコレクタ取出し部としてのN゛拡散層15
を形成する0以上でBi  CMO3型半導体集積回路
が完成する。
(発明が解決しようとする課題) しかるに、上記のような従来の製造方法では、N3埋込
層2とP゛埋込N3が別々のホトリソ工程を経て形成さ
れるため、両埋込層2,3間には耐圧を得るのに必要な
間隔に加えて1〜2μ程度の合わせ余裕が必要であり、
素子の縮小化を妨げていた。
また、より改良された方法として、日経マイクロデバイ
ス1986年11月号P75に記載されているように、
まずP°埋込層を形成する部分をSi、N4膜で覆って
おき、この5isNn膜をマスクとしてN゛埋込層形成
用のsbをイオン打込みし、次に酸化性雰囲気でドライ
ブインを行うと同時に、sbを打込んだ領域に厚い酸化
膜を形成した後、Si、N4膜を剥離し、P゛埋込層形
成用のB゛を打込み、ドライブインする方法があった。
この方法によれば、N″埋込層とP°埋込層がセルファ
ラインで形成されるため、合わせ余裕は不要となる。
しかるに、この方法では、N゛埋込層とP゛埋込層が近
接することになるので、素子のアイソレージ9ン耐圧が
低いものにしか適用できないという問題点があった。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、N型埋込層
とP型埋込層間の合わせ余裕を不要にし、しかも両埋込
層を離してアイソレージ9ン耐圧も高くし得る半導体装
置の製造方法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) この発明では、半導体基板の表面に多結晶シリコン膜を
形成し、P型埋込層形成部分およびN型埋込層形成部分
の前記多結晶シリコン膜に選択的にP型不純物を導入し
、このP型不純物の導入の有無によるエツチング速度差
を利用して前記多結晶シリコン膜をP型埋込層形成部分
およびN型埋込層形成部分にのみ残し、その残存多結晶
シリコン膜上および基板表面上の全面に酸化膜を形成し
た後、その酸化膜の一部に凹部を形成して前記N型埋込
層形成部分の多結晶シリコン膜の上面を露出させ、さら
にその多結晶シリコン膜を除去し、その後前記酸化膜の
凹部および多結晶シリコン膜の除去部を通して半導体基
板のN型埋込層形成部分にN型不純物をイオン注入した
後、熱処理することにより、基板のN型埋込層形成部分
である前記不純物イオン注入部分にN型埋込層を形成す
ると同時に、残存多結晶シリコン膜からのP型不純物の
拡散により基板のP型埋込層形成部分にP型埋込層を形
成する。
(作 用) 上記方法においては、半導体基板表面の多結晶シリコン
膜にP型不純物を選択的に導入し、このP型不純物の導
入の有無によるエツチング速度差を利用して多結晶シリ
コン膜を基板上に選択的に残すことにより、N型埋込層
パターンとP型埋込層パターンが同時に決定される。し
たがって、両埋込眉間の合わせ余裕は不要となる。また
、多結晶シリコン膜を相互の距離を離して選択的に残す
ことにより、両埋込層間の距離を離すことができる。
(実施例) 以下この発明の一実施例を第1図(al〜(hlの工程
断面図を用いて説明する。
まず第1図fatに示すように、P型半導体基板21上
に公知のCVD法により厚さ6000人〜7000人程
度の多結晶シリコン膜22を形成する。
次に、第“1図(blに示すように多結晶シリコン膜2
2上に公知のホトリソ技術によりレジストパターン23
を形成した後、このレジストパターン23をマスクとし
て、P゛埋込層形成部分の多結晶シリコン膜(特に符号
22aを付す)とN゛埋込層形成部分の多結晶シリコン
膜(特に符号22bを付す)に公知のイオン注入技術に
よりボロンをドーズ量8 X 10101a”〜5 X
 10”ell−”、 エネルギ−30〜40KeV程
度で注入する。
次にレジストパターン23を除去後、窒素などの不活性
ガス雰囲気中で800℃〜850℃。
5分〜10分程度の熱処理を行い、前記ボロン(p”型
不純物)を活性化させる。
次に、公知のKOH系の異方性エツチング液により、第
1図(c)に示すように、ボロン(P”型不純物)をイ
オン注入していない部分の多結晶シリコン膜22を40
00〜5ooo人選択的にエツチング除去する。この時
、このように選択的に多結晶シリコン膜をエツチングで
きるのは、文献「応用物理上1(10)(1984)P
880〜881」に開示されるように、KOH系の異方
性エツチングにおいては、エツチング速度に不純物濃度
依存性を有するためである。
次に、公知の反応性イオンエツチングにより多結晶シリ
コンwA22を厚さ2000人〜3000人程度全面エ
ツチングする。このエツチングにより、第1図(d)に
示すように、P゛埋込層形成部分およびに゛埋込層形成
部分以外の多結晶シリコン膜22はすべて除去され、P
′埋埋込影形成部分よびN°埋込層形成部分の多結晶シ
リコン膜22a、22bのみが残る。また、この多結晶
シリコン膜22a。
22bも厚さ2000人〜3000人程度エツチングさ
れている。
次に、第1図telに示すように、半導体基板21上お
よび多結晶シリコン膜22a、22b上に公知のCVD
法により厚さ12000人〜15000人程度の酸化膜
24を形成する。
その後、第1図(f)に示すように酸化膜24上に公知
のホトリソ法でレジストパターン25を形成した後、こ
のレジストパターン25をマスクとして酸化膜24をエ
ツチングし凹部26を形成することにより、N゛埋込層
形成部分の多結晶シリコン膜22bの表面を露出させる
続いて、レジストパターン25および酸化膜24をマス
クとして、反応性イオンエツチングにより、N゛埋込層
形成部分の露出多結晶シリコン膜22bを第1図fgl
に示すように除去する。そして、同図のように、レジス
トパターン25および酸化膜24をマスクとして、前記
多結晶シリコン膜22bを除去した部分を通して、半導
体基板21のN゛埋込層形成部分にアンチモン(N”型
不純物)をドーズ量1×10ISaa−意〜3 X 1
0IS3−”程度、エネルギ−40〜6QKeV程度で
注入する。
その後、レジストパターン25を除去した後、少量の酸
素を含むアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で、115
0℃〜1200℃、120分〜180分程度の熱処理を
行う、この熱処理により、前記N゛型不純物(アンチモ
ン)が活性化され、第1図(h)に示すように基板21
のN゛埋込層形成部分にN゛埋込層27が形成され、同
時に多結晶シリコン膜22aからボロン(P”型不純物
)が基板21に拡散されて基板21のP゛埋込層形成部
分にP°埋込層28が形成される。なお、この時同時に
N゛埋込N27の表面に酸化ll129が形成される。
その後、酸化膜24.29と多結晶シリコン膜22aを
除去することにより、P00埋込28とN0埋込層27
を有する基板が完成し、BiCMO3半導体集積回路を
製造する場合は、以後従来工程と同一工程を進めること
によりBi CMO3半導体集積回路が完成する。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、この発明の製造方法によれ
ば、P型不純物の導入の有無によるエツチング速度差を
利用して多結晶シリコン膜を基板上に選択的に残すこと
により、N型埋込層パターンとP型埋込層パターンが同
時に決定されるようになるので、両埋込眉間の合わせ余
裕は不要となり、素子の縮小化が可能となる。また、選
択的に残す多結晶シリコン膜の相互の距離をアイソレー
ション耐圧に応じて決めることにより、両埋込層間の距
離をアイソレーション耐圧に合わせて離すことができる
ため、高いアイソレージラン耐圧を必要とする半導体装
置の製造方法にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体装置の製造方法の一実施例を
示す工程断面図、第2図は従来のBICMO3IC溝体
集積回路の製造方法を説明するための断面図である。 21 ・P型半導体基板、22.22a、22b・・・
多結晶シリコン膜、24・・・酸化膜、26・・・凹部
、27・・・N゛埋込層、28・・・P°埋込層。 ピ、に−31−二j 4≦、唸日月−大7eg1−工↑!ツゴ1−面□ソコ第
1図 木脅」月−大力I!使1の工程きキ匡Hロ第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)半導体基板の表面に多結晶シリコン膜を形成する
    工程と、 (b)P型埋込層形成部分およびN型埋込層形成部分の
    前記多結晶シリコン膜に選択的にP型不純物を導入する
    工程と、 (c)そのP型不純物の導入の有無によるエッチング速
    度差を利用して前記多結晶シリコン膜をP型埋込層形成
    部分およびN型埋込層形成部分にのみ残す工程と、 (d)その残存多結晶シリコン膜上および基板表面上の
    全面に酸化膜を形成する工程と、 (e)その酸化膜の一部に凹部を形成して前記N型埋込
    層形成部分の多結晶シリコン膜の上面を露出させ、さら
    にその多結晶シリコン膜を除去する工程と、 (f)その後、前記酸化膜の凹部および多結晶シリコン
    膜の除去部を通して、半導体基板のN型埋込層形成部分
    にN型不純物をイオン注入する工程と(g)その後、熱
    処理することにより、基板のN型埋込層形成部分である
    前記不純物イオン注入部分にN型埋込層を形成すると同
    時に、残存多結晶シリコン膜からのP型不純物の拡散に
    より基板のP型埋込層形成部分にP型埋込層を形成する
    工程とを具備してなる半導体装置の製造方法。
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