JPH03126256A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH03126256A
JPH03126256A JP1263896A JP26389689A JPH03126256A JP H03126256 A JPH03126256 A JP H03126256A JP 1263896 A JP1263896 A JP 1263896A JP 26389689 A JP26389689 A JP 26389689A JP H03126256 A JPH03126256 A JP H03126256A
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JP
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gallium
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JP1263896A
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Shinji Kaneko
新二 金子
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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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、特に高耐圧のバイポーラトラ
ンジスタと高速のCMOSFETを共存させたBi−C
MO3半導体装置及びその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
アナログ回路に適した高耐圧のバイポーラトランジスタ
と、デジタル回路に適した高速のCMOSFETを共存
させたBj−CMO3半導体装置が、近年広く実用に供
せられている。
次にがかるBi−CMO3半導体装置の従来の構成例及
びその製造方法を、第3図へ〜(111に示す製造工程
図を用いて説明する。まず第3図^に示すように、n型
半導体基板101に、縦型NPNバイポーラトランジス
タ(以下NPN−Trと略称する)と縦型PNPバイポ
ーラトランジスタ(以下PNP−Trと略称する)及び
Pチャネル間O3FETを形成する領域に、アンチモン
による高濃度n型埋込層102を形成し、NPN−Tr
の分離領域とPNP−Tr及びnチャネルMOSFET
を形成する領域にボロンによるn型埋込層103を形成
し、更に全領域に亘ってn型低濃度エピタキシャル層1
04を形成する。
次に第3図(El)に示すように、n型埋込層103の
上部にn型ウェル105を形成し、熱拡散によってP型
埋込層103と電気的に接続する。
続いて第311iJtc+に示すように、フィールド酸
化膜106と、NPN−Trのn型ベース領域107と
、PNP−Trのn型ベース領域108と、ゲート酸化
膜109と、ゲート電極110とを順次形成し、次いで
第3図(Diに示すように、pチャネルMOSFETの
ソース・ドレイン領域、PNP−Trのコレクタコンタ
クト領域とエミッタ領域、及びNPN−Trのベースコ
ンタクト領域となるn型高濃度拡散層111と、nチャ
ネルMOSFETのソース・ドレイン右頁域、NPN−
Trのコレクタコンタクト領域とエミッタ領域、及びP
NP−Trのベースコンタクト領域となるn型高濃度拡
散層112を形成する。次に通常の層間絶縁膜及び配線
層形成工程を経て、B i −CMO3半導体装置を完
成させるようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような構成のBi−CMO3半導体装置において、
高耐圧のNPN−Trを用いたアナログ回路と高速のC
MOSFETを用いたデジタル回路を共存させる場合、
NPN−Trの耐圧を高めるために、低濃度のn型エピ
タキシャル層104の厚さを大きくする必要がある。更
に高濃度のn型埋込層102の上方への拡、散を抑える
ために、n型ウェル105の拡散に高温・長時間の熱工
程を用いることができない。
このためP型埋込層103とn型ウェル105を電気的
に接続することが困難になる。もしn型埋込層103と
n型ウェル105が電気的に接続されない場合、あるい
はn型埋込層103が形成されない場合は、高温・長時
間の熱処理が行えないので、nチャネルMOSFETを
形成するP型頭域が浅くなり、パンチスルーや一ラッチ
アップに対する耐性が低下する。
またn型埋込層103とn型ウェル105を電気的に接
続するために、n型うエル105を高濃度化すると、ソ
ース・ドレイーン拡散層112との寄生容量が増大し、
CMO3回路の高速性が損なわれる。
一方、P型埋込層103を高濃度化すると、n型とn型
の高濃度埋込層102.103の間の耐圧が低下するた
め、2つの埋込層102.103を近接して形成できな
くなるので、素子の集積度が低下するという問題点が生
ずる。
本発明は、従来のB i −CMO3半導体装置におけ
る上記問題点を解決するためになされたもので、高耐圧
のバイポーラトランジスタと、バンチスルー及びラッチ
アップに対する耐性が高(、集積度の高いCMOSFE
Tを共存させた半導体装置及びそ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及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、半導体基板上にn型高濃度埋込
層とn型低濃度エピタキシャル層を順次設けた領域に形
成した縦型NPNバイポーラトランジスタと、前記半導
体基板上に形成したガリウムを不純物とするn型埋込層
と該n型埋込層上に設けられたn型低濃度エピタキシャ
ル層の上部から拡散形成され前記n型埋込層に電気的に
接続されたボロンを不純物とするn型ウェルとを設けた
領域に形成したnチャネルMOSFETとで半導体装置
を構成するものである。
一般にガリウムは固溶度が低く、酸化膜中の拡散が極め
て大きいので、半導体装置の不純物としてはあまり用い
られないが、埋込層を形成する不純物として用いる場合
には、それほど濃度を高くする必要がな(、また埋込層
は直接酸化膜とは接しないので、埋込層の形成にガリウ
ムを用いても特に問題は生しない。そしてガリウムはボ
ロンと比べてシリコン中での拡lit係数が大きいので
、比較的低濃度の注入で、高温・長時間の熱工程を用い
なくても厚いP壁領域を形成することができる。
したがって本発明において、ガリウムを不純物とするp
型埋込層とボロンを不純物とするP型ウェルとを用いる
ことにより、高温・長時間の熱工程を要せずに両者の電
気的な接続が容易に得られる。これによりバイポーラト
ランジスタの高耐圧を維持しつつ、パンチスルーやラフ
チアツブに対する耐性が高く集積度の高いCMOSFE
Tを共存させた半導体装置が得られる。
〔実施例〕
次に実施例について説明する。第1図へ〜の)は、本発
明に係る半導体装置及びその製造方法の一実施例を説明
するための製造工程図である。まず第1囚人に示すよう
に、p型半導体基板1に対して、NPN−TrとPNP
−Tr及びpチャネルMOSFETを形成する領域に、
アンチモンによるn型高濃度埋込層2を形成し、PNP
−Trを形成する領域に比較的高濃度のボロンによるp
型埋込層3を形成する。またNPN−Trの分M領域と
PNP−Tr及びnチャネルMOS F ETを形成す
る領域に、ガリウムのイオン注入によるp型埋込層4を
同時に形成し、更に全領域に亘ってn型低濃度エピタキ
シャル層5を形成する。この際、後で形成されるNPN
−Trのベース傾城との耐圧が高くなるように、低濃度
エピタキシャル層5は十分に厚く形成する。
次に第1図(B)に示すように、p型埋込層4の上部に
、ボロンによるp型ウェル6をエピタキシャル層5の上
部からイオン注入によって形成し、熱拡散によってガリ
ウムによるP型埋込層4と電気的に接続する。
次いで第1図(C)に示すように、従来と同様に、フィ
ールド酸化膜7.NPN−Trのp型ベース領域8.P
NP−Trのn型ベース領域9.ゲート酸化膜10及び
ゲート電極11を順次形成する。続いて第1図(D)に
示すように、pチャネルMOSFETのソース・ドレイ
ン領域、PNP−Trのコレクタコンタクト領域とエミ
ッタ領域、及びNPN−Trのベースコンタクト領域と
なるp型窩濃度拡散層12を形成し、nチャネルMOS
 F ETのソース・ドレイン領域、NPN−Trのコ
レクタコンタクト領域とエミッタ領域、及びPNP−T
rのベースコンタクト領域となるn型高濃度拡散層13
を形成する。そして通常の層間絶縁膜及び配線層形成工
程を経て、Bi−CMO3半導体装置を完成させる。
次に本実施例によって形成された各素子の深さ方向の不
純物濃度分布について、第2図へ〜(C)を用いて説明
する。なお第2図へ〜(C)において、実線はp型とn
型の不純物濃度の差である正味の不純物濃度を示し、破
線はp型不純物の濃度を示している。また各不純物濃度
分布曲線における符号は、第1図へ〜の)のBi−CM
O5半導体装置において同一符号で示した部分における
不純物濃度を示している。
第2囚人は、NPN−Trの深さ方向の不純物濃度分布
を示している。NPN−Trにおいては、低濃度のエピ
タキシャル層5が厚く、n型高濃度埋込層2の上方への
拡散が比較的小さいために、ベース・コレクタ接合に電
圧を印加した場合に空乏層がコレクタ側に十分に伸び、
それにより高い耐圧が得られる。
第2図(B)は、nチャネルMOSFETの深さ方向の
不純物濃度分布を示している。nチャネルMOSFET
においては、p型埋込層4が拡散係数の大きなガリウム
で形成されているため、ピーク濃度が低く、比較的低温
・短時間の熱拡散工程で、厚いエピタキシャル層5を介
しても容易にボロンによるp型ウェル6と接続すること
できる。この場合、p型ウェル6とp型埋込層4のピー
ク濃度を比較的低くすることができるので、n型ソース
・ドレイン拡散層13との寄生容量を小さくし、pチャ
ネルMOS F ETのn型高濃度埋込層2との耐圧を
高くすることができる。更にnチャネルMOSFETを
形成するp壁領域が深く、比較的フラットな濃度分布を
有するので、ラッチアップやバンチスルーに対する耐性
が向上する。
またガリウムは酸化膜中の拡散が極めて速いので、P型
ウェル6はボロンを用いて形成し、p型ウェル6の表面
におけるガリウム濃度は、例えばlXl0I5/c+d
以下に十分に低くなるように設定する必要がある。
第2図FC)は、PNP−Trの深さ方向の不純物濃度
分布を示す図である。PNP−Trにおいては、p型ウ
ェル6とp型埋込層4を接続したP壁領域をコレクタと
して用い、n型高濃度埋込層2によってP型半導体基板
1と電気的に分離している。先に述べたように、p型ウ
ェル6とp型埋込層4からなるコレクタ領域は、比較的
低濃度でフラットな濃度分布を有するので、ベース・コ
レクタ間に電圧を印加した場合に、空乏層がコレクタ領
域に十分に広がり高い耐圧が得られる。
更に図示のように、比較的高濃度のボロンによるP型埋
込層3を形成すると、ボロンはP型埋込層4を形成する
ガリウムと比較して拡散係数が小さいので、p型半導体
基板1とエピタキシャル層5の境界付近からあまり拡散
せず、コレクタの深い位置で比較的高濃度のp壁領域を
形成する。このためコレクタ・ベース間の耐圧を大きく
低下させることなくコレクタ抵抗を低減し、PNP−T
rの性能を向上させることができる。
〔発明の効果〕
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、ガリウムを不純物とするP型埋込層とボロンを不純物
とするp型ウェルを用いているので、高耐圧のバイポー
ラトランジスタとパンチスルーやラッチアップに対する
耐性が高く集積度の高いCMOSFETを共存させた半
導体装置を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図へ〜の)は、本発明に係る半導体装置及びその製
造方法の一実施例を説明するための製造工程図、第2図
へ〜(C)は、第1図へ〜の)に示した工程により得ら
れた半導体装置における各素子の深さ方向の不純物濃度
分布を示す図、第3図へ〜(D)は、従来の半導体装置
の製造工程の一例を示す図である。 図において、1はP型半導体基板、2はn型高濃度埋込
層、3.4はp型埋込層、5はn型低濃度エピタキシャ
ル層、6はp型ウェル、7はフィールド酸化膜、8はP
型ベース領域、9はn型ベース領域、10はゲート酸化
膜、11はゲート電極、12はp型高濃度拡v1.層、
13はn型高濃度拡散層を示す。 深さ □ 深さ −m−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上にn型高濃度埋込層とn型低濃度エピ
    タキシャル層を順次設けた領域に形成した縦型NPNバ
    イポーラトランジスタと、前記半導体基板上に形成した
    ガリウムを不純物とするp型埋込層と該p型埋込層上に
    設けられたn型低濃度エピタキシャル層の上部から拡散
    形成され前記p型埋込層に電気的に接続されたボロンを
    不純物とするp型ウェルとを設けた領域に形成したnチ
    ャネルMOSFETとを有することを特徴とする半導体
    装置。 2、前記請求項1記載の半導体装置において、更に前記
    半導体基板上に形成したガリウム及びボロンを不純物と
    するp型埋込層と、該p型埋込層上に設けられたn型低
    濃度エピタキシャル層の上部から拡散形成され前記p型
    埋込層に電気的に接続されたボロンを不純物とするp型
    ウェルとを備えた領域に形成した縦型PNPバイポーラ
    トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。 3、前記nチャネルMOSFETを形成したp型ウェル
    領域の表面におけるガリウムの濃度が1×10^1^5
    /cm^3以下であることを特徴とする請求項1又は2
    記載の半導体装置。 4、前記請求項2記載の半導体装置において、前記nチ
    ャネルMOSFETを形成する領域のガリウムを不純物
    とするp型埋込層、及び前記縦型PNPバイポーラトラ
    ンジスタを形成する領域のp型埋込層のうちガリウムを
    不純物とするp型埋込層は、前記半導体基板にガリウム
    を同時に注入して形成することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
JP1263896A 1989-10-12 1989-10-12 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH03126256A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6150699A (en) * 1997-03-03 2000-11-21 Nec Corporation Tri-voltage Bi-CMOS semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6150699A (en) * 1997-03-03 2000-11-21 Nec Corporation Tri-voltage Bi-CMOS semiconductor device

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