JPH0245340B2 - - Google Patents

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JPH0245340B2
JPH0245340B2 JP61146897A JP14689786A JPH0245340B2 JP H0245340 B2 JPH0245340 B2 JP H0245340B2 JP 61146897 A JP61146897 A JP 61146897A JP 14689786 A JP14689786 A JP 14689786A JP H0245340 B2 JPH0245340 B2 JP H0245340B2
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JP
Japan
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region
forming
source
drain
bipolar transistor
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Akira Yamamoto
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Hitachi Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体装置の製法、特にバイポー
ラトランジスタを同一基板上に有する相補型MIS
半導体装置の製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, particularly a complementary MIS having bipolar transistors on the same substrate.
It relates to a method for manufacturing semiconductor devices.

第1図に示すようにひとつの半導体基板1上に
ウエル2,3と称する基板の導電型と異なる導電
型の領域をつくり、基板とウエルの表面に互いに
逆の導電型、すなわちPチヤンネル、及びNチヤ
ンネルのMOSFET(絶縁ゲート電解効果トラン
ジスタ)Q1,Q2を形成した相補型MOS半導体装
置において、同一基板上に同時に基板1、ウエル
3、ウエル領域内の拡散層4により構成されるバ
イポーラトランジスタQ3を形成することが提案
された。
As shown in FIG. 1, regions of a conductivity type different from that of the substrate, called wells 2 and 3, are formed on one semiconductor substrate 1, and regions of conductivity type opposite to each other, that is, a P channel and a P channel, are formed on the surfaces of the substrate and the well. In a complementary MOS semiconductor device in which N-channel MOSFETs (insulated gate field effect transistors) Q 1 and Q 2 are formed, a bipolar transistor is constructed simultaneously on the same substrate by a substrate 1, a well 3, and a diffusion layer 4 in the well region. It was proposed to form Q 3 .

しかしながら、この方法では拡散層4がウエル
内のMOSFETのソースドレインを形成する際、
同時拡散によつて形成しているため、拡散層4の
深さがソースドレインの拡散深さ(0.5〜1.0μm)
に限定され、バイポーラトランジスタのベース長
(第1図LB)が短かくできず、高速動作に限界の
あることがわかつた。
However, in this method, when the diffusion layer 4 forms the source and drain of the MOSFET in the well,
Since it is formed by simultaneous diffusion, the depth of the diffusion layer 4 is the same as the diffusion depth of the source and drain (0.5 to 1.0 μm).
It was found that the base length of the bipolar transistor (L B in Figure 1) cannot be shortened, and that there is a limit to high-speed operation.

本発明の目的は、同一基板上に相補型MISトラ
ンジスタおよび高速動作可能なバイポーラトラン
ジスタを有する半導体装置を得ることにある。
An object of the present invention is to obtain a semiconductor device having a complementary MIS transistor and a bipolar transistor capable of high-speed operation on the same substrate.

第2図はこの発明による半導体装置を模型的に
図示したものである。導図において、n-基板1
の表面の一部でP拡散によるソースS1、ドレイン
D1、ゲートG1とでPチヤンネルMOSFETQ1
構成し、P-ウエル2の表面でn拡散によるソー
スS2、ドレインD2、ゲートG2とでnチヤンネル
MOSFETQ2を構成し、基板1、Pウエル3、ウ
エル内拡散層4でそれぞれコレクタ、ベース、エ
ミツタを構成するバイポーラトランジスタQ4
形成する。この際エミツタ拡散層をNチヤンネル
ソース、ドレインとは独立して深く形成すること
ができ、バイポーラトランジスタの高速動作が可
能となる。この発明によつて、MOSFETの高速
化のため、ソースドレインを浅く形成し、そのた
め、ソースドレインと同時に形成していたエミツ
タ拡散層も浅くなるという制限が克服され、高速
動作可能なバイポーラトランジスタを形成するこ
とができる。
FIG. 2 schematically shows a semiconductor device according to the present invention. In the diagram, n -substrate 1
Source S 1 and drain due to P diffusion on part of the surface of
D 1 and gate G1 form a P-channel MOSFET Q 1 , and source S 2 , drain D 2 and gate G 2 are formed into an n-channel by n-diffusion on the surface of P - well 2.
A bipolar transistor Q 4 is formed in which the MOSFET Q 2 is constructed, and the substrate 1, the P well 3, and the in-well diffusion layer 4 constitute the collector, base, and emitter, respectively. At this time, the emitter diffusion layer can be formed deeply independently of the N-channel source and drain, allowing high-speed operation of the bipolar transistor. With this invention, in order to increase the speed of MOSFETs, the source drain is formed shallowly, and the emitter diffusion layer, which was formed at the same time as the source drain, is also shallow. This overcomes the limitation, and a bipolar transistor capable of high speed operation is formed. can do.

第3図に本発明の具体的実施例を示す。この例
ではPチヤンネルMOSFETQ1のソースドレイン
を浅く形成するが、ウエル側のNチヤンネル
MOSFETのうち1部のソース、ドレインのコン
タクト部とエミツタ拡散層を同時に形成し、深く
してある。この構造でもMOSFETの特性を決定
する部分のソース、ドレインの拡散深さd1,d2
浅くすることができ、MOSFETの高速化と、独
立して深いエミツタ拡散を得ることができ、高速
のバイポーラトランジスタ素子が得られる。
FIG. 3 shows a specific embodiment of the present invention. In this example, the source and drain of P-channel MOSFETQ 1 are formed shallowly, but the N-channel on the well side
The source and drain contact areas and the emitter diffusion layer for one part of the MOSFET are simultaneously formed and deepened. Even with this structure, the diffusion depths d 1 and d 2 of the source and drain, which determine the characteristics of the MOSFET, can be made shallow, increasing the speed of the MOSFET and independently obtaining deep emitter diffusion. A bipolar transistor element is obtained.

第4図a乃至hに、本発明の相補型MOS半導
体装置の具体的な製造工程を示す。以下各工程図
に対応して詳細に説明する。
FIGS. 4a to 4h show specific manufacturing steps for the complementary MOS semiconductor device of the present invention. A detailed explanation will be given below corresponding to each process diagram.

(a) n-Si基板1を用意し、SiO2膜5の一部をマ
スクとしてポロン(B)をイオン打込みし、Pウエ
ル領域2,3を形成する。
(a) An n - Si substrate 1 is prepared, and poron (B) is ion-implanted using a part of the SiO 2 film 5 as a mask to form P well regions 2 and 3.

(b) シリコンナイトライド(Si3N4)等によるマ
スクを使用して、900℃から1100℃程度の温度
での選択酸化を行ない、フイールド酸化厚膜6
を形成して、次いで基板1、及びウエル2,3
のアクテイブ領域表面(バイポーラトランジス
タエミツタ拡散層部を含む)部分に薄いゲート
酸化膜7,8を形成する。
(b) Using a mask made of silicon nitride (Si 3 N 4 ), etc., perform selective oxidation at a temperature of about 900°C to 1100°C to form a field oxide thick film 6.
, and then substrate 1 and wells 2 and 3.
Thin gate oxide films 7 and 8 are formed on the surface of the active region (including the bipolar transistor emitter diffusion layer portion).

(c) フオトエツチング技術により、ウエル側のソ
ース、ドレイン部位の一部及びエミツタ拡散層
を露出するようにゲート酸化膜を窓開する。
(c) Using photoetching technology, the gate oxide film is opened to expose part of the source and drain regions on the well side and the emitter diffusion layer.

(d) 全面にポリシリコン層9を形成し、リン処理
を行なうことにより、前記の窓開部にエミツタ
拡散層4、nソースドレインコンタクト部1
0,11を例えば、1μmの深さに形成する。
(d) By forming a polysilicon layer 9 on the entire surface and performing phosphorus treatment, an emitter diffusion layer 4 and an n source/drain contact portion 1 are formed in the window opening.
For example, 0 and 11 are formed at a depth of 1 μm.

(e) ポリシリコン層の一部をエツチ除去し、ポリ
Siゲート12,16を残存させる。
(e) Etch a portion of the polysilicon layer and remove the polysilicon layer.
The Si gates 12 and 16 are left.

(f) ウエル2側表面とエミツタ拡散層部をPSG
(リンシリケートガラス)13等で覆い、基板
側のポリシリコンゲート12をマスクとして、
ソースドレイン領域上のゲート酸化膜をセルフ
アライン的にエツチ除去し、ボロン処理又はイ
オン打込みを行ないP拡散ソース14,15を
例えば0.5μmの深さに形成する。
(f) PSG well 2 side surface and emitter diffusion layer.
(phosphosilicate glass) 13, etc., and using the polysilicon gate 12 on the substrate side as a mask,
The gate oxide film on the source and drain regions is etched away in a self-aligned manner, and boron treatment or ion implantation is performed to form P diffusion sources 14 and 15 to a depth of, for example, 0.5 μm.

(g) この後、基板1側表面をPSG(リンシリケー
トガラス)17で覆い、ポリシリコンゲート1
6をマスクとして、リン(P)またはヒ素
(As)を拡散またはイオン打込みすることによ
り、nソース18、ドレイン19を例えば、深
さ0.5μmの深さに形成する。
(g) After this, the surface of the substrate 1 side is covered with PSG (phosphosilicate glass) 17, and the polysilicon gate 1
By using 6 as a mask, phosphorus (P) or arsenic (As) is diffused or ion-implanted to form an n source 18 and a drain 19 to a depth of, for example, 0.5 μm.

(h) この後、全面にPSG等でパツシペイシヨン
膜20を形成し基板1側のソースドレイン及び
ウエル2側のソースドレインコンタクト部、エ
ミツタ、ベースコンタクト部にそれぞれコンタ
クトするアルミニウム(Al)よりなる電極2
1を形成してPチヤンネルMOSFET、nチヤ
ンネルMOSFET、ならびにバイポーラトラン
ジスタを完成する。
(h) After this, a passivation film 20 is formed on the entire surface using PSG or the like, and an electrode 2 made of aluminum (Al) is formed in contact with the source drain on the substrate 1 side, the source drain contact part, emitter, and base contact part on the well 2 side, respectively.
1 to complete a P-channel MOSFET, an n-channel MOSFET, and a bipolar transistor.

また上記製造法の変形例として、工程(e)でエミ
ツタ拡散層上のポリシリコンを残して、移行同様
の工程を経て、第5図のような構造のバイポーラ
トランジスタを形成しても同様の効果が得られ
る。
Furthermore, as a modification of the above manufacturing method, the polysilicon on the emitter diffusion layer may be left in step (e) and a bipolar transistor having the structure as shown in FIG. is obtained.

このようにバイポーラトランジスタのエミツタ
拡散層をポリシリコンと拡散層のダイレクトコン
タクト構造により、ポリシリコンをn+リン処理
する際に同時に形成することで、拡散層を深く形
成し、バイポーラトランジスタのベース長を短か
くでき、高速動作が可能になる。
In this way, by forming the emitter diffusion layer of a bipolar transistor at the same time when polysilicon is treated with n + phosphorus using a direct contact structure between polysilicon and the diffusion layer, the diffusion layer can be formed deep and the base length of the bipolar transistor can be increased. It can be shortened and can operate at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はバイポーラトランジスタを同一基板に
有する相補型MOS半導体装置を模型的に示す断
面図、第2図は本発明によるバイポーラトランジ
スタを有する相補型MOS半導体装置の一実施例
を模型的に示す断面図、第3図は同じく本発明に
おける他の実施例を模式的示す断面図、第4図a
乃至hは本発明による相補型MOS半導体装置の
製造プロセスを示す各工程毎の断面図、第5図は
本発明における他の製造プロセスによる相補型
MOS半導体装置の断面図である。 1……Si基板、2……P-ウエル、3……バイ
ポーラトランジスタのベースとなるP-ウエル、
4……エミツタ拡散層、5……表面酸化膜、6…
…フイールド酸化膜、7,8……ゲート酸化膜、
9……ポリシリコン、10,11……nソース、
ドレインコンタクト部、12……Pチヤンネル
MOSFETポリシリコンゲート、13……SiO2
膜、14,15……Pチヤンネルソース、ドレイ
ン、16……NチヤンネルMOSFETポリシリコ
ンゲート、17……SiO2膜、18,19……N
チヤンネルソースドレイン、20……PSG膜、
21……アルミニウム。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a complementary MOS semiconductor device having bipolar transistors on the same substrate, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a complementary MOS semiconductor device having bipolar transistors according to the present invention. 3 and 3 are sectional views schematically showing other embodiments of the present invention, and FIG. 4 a
to h are cross-sectional views for each step showing the manufacturing process of a complementary type MOS semiconductor device according to the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a MOS semiconductor device. 1...Si substrate, 2...P - well, 3...P - well which becomes the base of the bipolar transistor,
4... Emitter diffusion layer, 5... Surface oxide film, 6...
...field oxide film, 7,8...gate oxide film,
9...Polysilicon, 10,11...n source,
Drain contact part, 12...P channel
MOSFET polysilicon gate, 13...SiO 2
Film, 14, 15...P channel source, drain, 16...N channel MOSFET polysilicon gate, 17...SiO 2 film, 18, 19...N
Channel source drain, 20...PSG film,
21...Aluminum.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1領域と、その第1領域とは反対導電型を
示す第2、第3領域とを有する半導体基体を準備
する工程、 その第1領域と第2領域および第1領域と第3
領域との境界部をまたいで半導体の選択酸化によ
るフイールド酸化膜を形成する工程、 上記フイールド酸化膜が形成されていないとこ
ろの第1、第2および第3領域主面に薄い酸化膜
を形成する工程、 上記第1、第2領域主面の薄い酸化膜上にそれ
ぞれゲート電極としての第1、第2導電層を選択
的に形成する工程、 第1領域内に第1導電層によつて規定されるソ
ース、ドレインとしての領域を形成する工程、 第2領域内に第2導電層によつて規定されるソ
ース、ドレインとしての領域を形成する工程およ
び 上記第2領域内へのソース、ドレインとしての
領域形成とは別工程であつて、上記第3領域内に
位置するようにバイポーラトランジスタのエミツ
タとしての領域を形成する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製法。
[Claims] 1. A step of preparing a semiconductor substrate having a first region and second and third regions having a conductivity type opposite to that of the first region; area and third
forming a field oxide film by selective oxidation of the semiconductor across the boundary with the region; forming a thin oxide film on the main surfaces of the first, second and third regions where the field oxide film is not formed; a step of selectively forming first and second conductive layers as gate electrodes on the thin oxide films on the main surfaces of the first and second regions, defined by the first conductive layer in the first region; a step of forming a region as a source and a drain defined by a second conductive layer in the second region; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a region as an emitter of a bipolar transistor so as to be located within the third region, which is a step separate from forming the region.
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JP2558911Y2 (en) * 1991-02-14 1998-01-14 株式会社東海理化電機製作所 Steering wheel

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