JPH0362568A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0362568A JPH0362568A JP1196569A JP19656989A JPH0362568A JP H0362568 A JPH0362568 A JP H0362568A JP 1196569 A JP1196569 A JP 1196569A JP 19656989 A JP19656989 A JP 19656989A JP H0362568 A JPH0362568 A JP H0362568A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/01—Manufacture or treatment
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/31—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
- H10B12/318—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor the storage electrode having multiple segments
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- H10D84/03—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology
- H10D84/038—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置澄の製造方法に関し、特に、高性
能のBiCMOSLSIを実現可能な半導体素子構造を
容易かつ高い精度で形成できる半導体装置の製造方法に
関する。 〔従来の技術〕 従来の半導体装置は、電子情報通信学会集積回路研究会
1987年(ICD87−33) に記載されているよ
うに、バイポーラトランジスタ(以下、Bipと略)、
nチャネル型MOSトランジスタ(以下n M OSと
略)、および、pチャネル型MOSトランジスタ(以下
pMO3と略)から構成されていた(第2図参l照)。 以下、第2図を用いて、上記従来装置の製造方法につい
て述べる、始めに、p型基板の一部にN型埋込層を形威
し、引き続き、p型エピタキシャル層を成長させる。こ
の後、Nウェルを形成し1選択酸化を行ない素子分離を
する。次に、コレクタの引上げ部を形成し、チャネルイ
ンプラを行なう。この後、ゲート電極を形成し、#4A
縁膜を堆積後、nMO8,9MO8のソース、ドレイン
拡散層を形威し、引き続き、Bipのベース、エミッタ
拡散層を形成する。この後、コンタクト穴を開孔後、配
線を形成し、第2図に示すBiCMOSLSIが完成す
る。 以上の製造方法で説明したように、従来の半導体装置で
は、始めにlMOSトランジスタを形成した後に、バイ
ポーラトランジスタを形成していることを特徴としてい
る。また、エミッタ拡散層の深さxjE(Bi p)が
0.15 μmであるのに対して、n M OSのソー
ス、ドレイン拡散層の深さは0.20μm、9MO8の
ソース、ドレイン拡散層の深さは0.35μmであり、
xj (CMO8)>xjE(Bi p)なる関係が成
立していることか多かった。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、素子を微細化した際に、MOSトラ
ンジスタの特性が劣化し、高集積のBiCMOSLSI
が実現できない、といった問題点があった。さらに、x
j(MOS)>xje(Bip)の関係を保ったまま、
素子を微細化すると、バイポーラトランジスタの特性が
劣化し、高性能のBiCMO3LSIが実現できない、
といった問題点があった。 本発明は、上記従来技術の欠点を除去した高性能・高集
積のBiCMOS半導体装置を比較的簡単な工程でこれ
を実現することのできる製造方法を提供することにある
。 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、本発明では、バイポーラ
トランジスタのエミッタ拡散層を形成した後に、MOS
トランジスタのソース、ドレイン拡散層を形成した。ま
た、xjE(Bjp)とj (MOS)の関係を逆転し
、常に、Xj(MOS)≦xjE(Bip)≦0.15
μmとなるように素子を設計した。 一般に、拡散層の深さxjは、シリコン中の不純物の拡
散係数をD、拡散時間をtとすると、v7″Dtで表わ
される。また、比例定数をり。、絶対温度をT、ボルツ
マン定数をk、活性化エネルギをEとすると、D=D、
exρ(−1キ)で表わされる。すなわち、拡散時間を
一定とした場合、xjは熱処理温度が低い程、小さくな
る。 ところで、素子の高集積化に伴い、MOSトランジスタ
、および、バイポーラトランジスタの両者を微細化する
必要がある。しかし、従来技術でMOSトランジスタを
微細化すると、ソース、ドレイン拡散層と空乏層が接触
し、パンチスルーが発生する。このため、素子の平面寸
法の縮小に比例して、Xjを小さくする必要があり、熱
処理温度の低温化は必須である。一方、バイポーラトラ
ンジスタの特性は、縦方向の不純物分布で決まり、xj
を小さくする必要はない。また、熱処理温度すなわち、
現在のプレーナ技術では、ベース拡散層を形成後に、エ
ミッタ拡散層を形成するために、ベース幅は、両者の拡
散層の深さの差で決められている。しかし、熱処理温度
を、特に、850℃以下にすると、ベース拡散層に含ま
れるボロンの拡散係数と、エミッタ拡散層に含まれるヒ
素の拡散係数の差が拡がり、ベース幅が広くなり、トラ
ンジスタの特性が劣化する。すなわち、熱処理温度の低
温化には限界がある。このため、本発明ではバイポーラ
トランジスタのエミッタ拡散層を900℃以上の熱処理
温度が形成後に、MOSトランジスタのソース、ドレイ
ン拡散層を850℃以下の熱処理温度で形成することに
より、高集積・高性能のBiCMOSLSIを得ること
ができる。また、xj(MOS)≦xjE(B i p
)≦0、■5μmとすることにより、高集積のMOSト
ランジスタと高性能のバイポーラトランジスタを同時に
形成できる。さらに、微細化に伴ないMOSトランジス
タのゲート酸化膜厚も薄くする必要がある。従来技術で
は、ゲート酸化膜厚は25nmであるが、今後は、ゲー
ト酸化膜厚は10nm以下となる。このため、バイポー
ラトランジスタ形成後に、MOSトランジスタを形成す
ることにより、ゲート酸化膜厚の一層の高品質化が実現
でき、高集積・高性能のBiCMOSLSIを形成でき
る。 〔作用〕 バイポーラのエミッタ拡散層を形成後に、MOSトラン
ジスタのソース、ドレイン拡散層を形成することにより
、MOSトランジ゛スタ形成時の熱処理温度をエミッタ
形成時の熱処理温度よりも低温化でき、xj(MOS)
を0.13μm以下とすることができる。また、xj(
MOS)≦xjE(Bip)≦0.15 μmとするこ
とにより、xjE(Bip)を0.15 μm以下に保
ちながら素子の微細化が可能である 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図、および、第3図〜第
8図を用いて説明する。
能のBiCMOSLSIを実現可能な半導体素子構造を
容易かつ高い精度で形成できる半導体装置の製造方法に
関する。 〔従来の技術〕 従来の半導体装置は、電子情報通信学会集積回路研究会
1987年(ICD87−33) に記載されているよ
うに、バイポーラトランジスタ(以下、Bipと略)、
nチャネル型MOSトランジスタ(以下n M OSと
略)、および、pチャネル型MOSトランジスタ(以下
pMO3と略)から構成されていた(第2図参l照)。 以下、第2図を用いて、上記従来装置の製造方法につい
て述べる、始めに、p型基板の一部にN型埋込層を形威
し、引き続き、p型エピタキシャル層を成長させる。こ
の後、Nウェルを形成し1選択酸化を行ない素子分離を
する。次に、コレクタの引上げ部を形成し、チャネルイ
ンプラを行なう。この後、ゲート電極を形成し、#4A
縁膜を堆積後、nMO8,9MO8のソース、ドレイン
拡散層を形威し、引き続き、Bipのベース、エミッタ
拡散層を形成する。この後、コンタクト穴を開孔後、配
線を形成し、第2図に示すBiCMOSLSIが完成す
る。 以上の製造方法で説明したように、従来の半導体装置で
は、始めにlMOSトランジスタを形成した後に、バイ
ポーラトランジスタを形成していることを特徴としてい
る。また、エミッタ拡散層の深さxjE(Bi p)が
0.15 μmであるのに対して、n M OSのソー
ス、ドレイン拡散層の深さは0.20μm、9MO8の
ソース、ドレイン拡散層の深さは0.35μmであり、
xj (CMO8)>xjE(Bi p)なる関係が成
立していることか多かった。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、素子を微細化した際に、MOSトラ
ンジスタの特性が劣化し、高集積のBiCMOSLSI
が実現できない、といった問題点があった。さらに、x
j(MOS)>xje(Bip)の関係を保ったまま、
素子を微細化すると、バイポーラトランジスタの特性が
劣化し、高性能のBiCMO3LSIが実現できない、
といった問題点があった。 本発明は、上記従来技術の欠点を除去した高性能・高集
積のBiCMOS半導体装置を比較的簡単な工程でこれ
を実現することのできる製造方法を提供することにある
。 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、本発明では、バイポーラ
トランジスタのエミッタ拡散層を形成した後に、MOS
トランジスタのソース、ドレイン拡散層を形成した。ま
た、xjE(Bjp)とj (MOS)の関係を逆転し
、常に、Xj(MOS)≦xjE(Bip)≦0.15
μmとなるように素子を設計した。 一般に、拡散層の深さxjは、シリコン中の不純物の拡
散係数をD、拡散時間をtとすると、v7″Dtで表わ
される。また、比例定数をり。、絶対温度をT、ボルツ
マン定数をk、活性化エネルギをEとすると、D=D、
exρ(−1キ)で表わされる。すなわち、拡散時間を
一定とした場合、xjは熱処理温度が低い程、小さくな
る。 ところで、素子の高集積化に伴い、MOSトランジスタ
、および、バイポーラトランジスタの両者を微細化する
必要がある。しかし、従来技術でMOSトランジスタを
微細化すると、ソース、ドレイン拡散層と空乏層が接触
し、パンチスルーが発生する。このため、素子の平面寸
法の縮小に比例して、Xjを小さくする必要があり、熱
処理温度の低温化は必須である。一方、バイポーラトラ
ンジスタの特性は、縦方向の不純物分布で決まり、xj
を小さくする必要はない。また、熱処理温度すなわち、
現在のプレーナ技術では、ベース拡散層を形成後に、エ
ミッタ拡散層を形成するために、ベース幅は、両者の拡
散層の深さの差で決められている。しかし、熱処理温度
を、特に、850℃以下にすると、ベース拡散層に含ま
れるボロンの拡散係数と、エミッタ拡散層に含まれるヒ
素の拡散係数の差が拡がり、ベース幅が広くなり、トラ
ンジスタの特性が劣化する。すなわち、熱処理温度の低
温化には限界がある。このため、本発明ではバイポーラ
トランジスタのエミッタ拡散層を900℃以上の熱処理
温度が形成後に、MOSトランジスタのソース、ドレイ
ン拡散層を850℃以下の熱処理温度で形成することに
より、高集積・高性能のBiCMOSLSIを得ること
ができる。また、xj(MOS)≦xjE(B i p
)≦0、■5μmとすることにより、高集積のMOSト
ランジスタと高性能のバイポーラトランジスタを同時に
形成できる。さらに、微細化に伴ないMOSトランジス
タのゲート酸化膜厚も薄くする必要がある。従来技術で
は、ゲート酸化膜厚は25nmであるが、今後は、ゲー
ト酸化膜厚は10nm以下となる。このため、バイポー
ラトランジスタ形成後に、MOSトランジスタを形成す
ることにより、ゲート酸化膜厚の一層の高品質化が実現
でき、高集積・高性能のBiCMOSLSIを形成でき
る。 〔作用〕 バイポーラのエミッタ拡散層を形成後に、MOSトラン
ジスタのソース、ドレイン拡散層を形成することにより
、MOSトランジ゛スタ形成時の熱処理温度をエミッタ
形成時の熱処理温度よりも低温化でき、xj(MOS)
を0.13μm以下とすることができる。また、xj(
MOS)≦xjE(Bip)≦0.15 μmとするこ
とにより、xjE(Bip)を0.15 μm以下に保
ちながら素子の微細化が可能である 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図、および、第3図〜第
8図を用いて説明する。
【末流例1】
本実施例では、シングル・ドレイン構造のMOSトラン
ジスタ有する半導体装置に、本発明を適用したものであ
る。 初めに、第3図に示すように、p型シリコン基板1の一
部にn型埋込層2を形成し、エピタキシャル層を成長さ
せる。次に、上記エピタキシャル層の表面に二酸化シリ
コン6を形成し、BipおよびpMO5を形成する部分
にリンを打込み、また、n M OSを形成する部分に
ボロンを打込み、Nウェル3,5.および、pウェル4
を形成する。 次に、第4図で、選択酸化を行ない、二酸化シリコン7
を形成し、素子分離を行なう。この後、第5図で、コレ
クタ引出し部にリンを打込み、950℃で熱処理を行な
いn型拡散層8を形成する。さらに、ベース領域にボロ
ンを打込み、900℃で熱処理を行ないp型拡1!IM
9を形成する。次に、二酸化シリコン6の一部に開孔部
を設け、n型多結晶シリコン11を堆積後、900℃で
熱処理を行ない、エミッタ領域のn型拡散層10を形成
する。次に、第6図で、n型多結晶シリコン■2と二酸
化シリコン13からなるゲート電極を形成する。さらに
、n M OS部にヒ素を、また、pMO8部にボロン
を打込み、850℃で熱処理を行なうことにより、各々
、n型拡散層14とn型拡散層15を形成した。最後に
、第1図に示すように、ゲート電極の側壁に二酸化シリ
コン16を形成し、本発明のBiCMOSLSIを完成
させた。尚、第7図に、本実施例で適用した熱処理温度
の推移を示す。MOSトランジスタを、バイポーラトラ
ンジスタの後で形成したために、x j (n M
OS ) = O、↓2μm、xj (pMO8)=0
.13μm、xja(Bip)=0.15μmが実現で
きxj(MOS)≦xjH(Bip)≦0.15 μm
となった。また、第8図に、電界緩和型(LDD)MO
S トランジスタに、本発明を適用した例を示す。本例
においても、MOSトランジスタをバイポーラトランジ
スタの後に形成したために、xj(MOS)≦xjH(
Bip)50.15μmとなった。もちろん、従来技術
においても、イオン打込み時の加速電圧を調整すること
により、例えば、xj(MOS)=0.3μm、xjp
(I3i p)=0.4μmとすることも可能である
。しかし、xjE(Bip)が0.15μm以上である
と、バイポーラトランジスタの直流・交流特性が著しく
劣化し、高性能のBiCMO3LSIを得ることは不可
能である。さらに、従来技術では、MOSトランジスタ
形成後に、バイポーラトランジスタを形成するために、
900℃以上の熱処理が加わり、0.20μm以下のソ
ース、ドレイン拡散層を得ることは不可能である。この
ため、第2の実施例で述べるような最小加工寸法0.3
μmを用いたBiCMO3LSIに適用可能な高性能M
OSトランジスタを形成することは不可能である。尚、
上記の実施例において、n M OSをLDD構造、お
よび、pMO3をシングル・ドレイン構造、または、そ
の逆に、n M OSをシングルドレイン構造、および
、PMO8をLDD構造としても、本発明が適用可能で
あることは言うまでもない。また、本例コン基板も、も
ちろん、適用可能である。
ジスタ有する半導体装置に、本発明を適用したものであ
る。 初めに、第3図に示すように、p型シリコン基板1の一
部にn型埋込層2を形成し、エピタキシャル層を成長さ
せる。次に、上記エピタキシャル層の表面に二酸化シリ
コン6を形成し、BipおよびpMO5を形成する部分
にリンを打込み、また、n M OSを形成する部分に
ボロンを打込み、Nウェル3,5.および、pウェル4
を形成する。 次に、第4図で、選択酸化を行ない、二酸化シリコン7
を形成し、素子分離を行なう。この後、第5図で、コレ
クタ引出し部にリンを打込み、950℃で熱処理を行な
いn型拡散層8を形成する。さらに、ベース領域にボロ
ンを打込み、900℃で熱処理を行ないp型拡1!IM
9を形成する。次に、二酸化シリコン6の一部に開孔部
を設け、n型多結晶シリコン11を堆積後、900℃で
熱処理を行ない、エミッタ領域のn型拡散層10を形成
する。次に、第6図で、n型多結晶シリコン■2と二酸
化シリコン13からなるゲート電極を形成する。さらに
、n M OS部にヒ素を、また、pMO8部にボロン
を打込み、850℃で熱処理を行なうことにより、各々
、n型拡散層14とn型拡散層15を形成した。最後に
、第1図に示すように、ゲート電極の側壁に二酸化シリ
コン16を形成し、本発明のBiCMOSLSIを完成
させた。尚、第7図に、本実施例で適用した熱処理温度
の推移を示す。MOSトランジスタを、バイポーラトラ
ンジスタの後で形成したために、x j (n M
OS ) = O、↓2μm、xj (pMO8)=0
.13μm、xja(Bip)=0.15μmが実現で
きxj(MOS)≦xjH(Bip)≦0.15 μm
となった。また、第8図に、電界緩和型(LDD)MO
S トランジスタに、本発明を適用した例を示す。本例
においても、MOSトランジスタをバイポーラトランジ
スタの後に形成したために、xj(MOS)≦xjH(
Bip)50.15μmとなった。もちろん、従来技術
においても、イオン打込み時の加速電圧を調整すること
により、例えば、xj(MOS)=0.3μm、xjp
(I3i p)=0.4μmとすることも可能である
。しかし、xjE(Bip)が0.15μm以上である
と、バイポーラトランジスタの直流・交流特性が著しく
劣化し、高性能のBiCMO3LSIを得ることは不可
能である。さらに、従来技術では、MOSトランジスタ
形成後に、バイポーラトランジスタを形成するために、
900℃以上の熱処理が加わり、0.20μm以下のソ
ース、ドレイン拡散層を得ることは不可能である。この
ため、第2の実施例で述べるような最小加工寸法0.3
μmを用いたBiCMO3LSIに適用可能な高性能M
OSトランジスタを形成することは不可能である。尚、
上記の実施例において、n M OSをLDD構造、お
よび、pMO3をシングル・ドレイン構造、または、そ
の逆に、n M OSをシングルドレイン構造、および
、PMO8をLDD構造としても、本発明が適用可能で
あることは言うまでもない。また、本例コン基板も、も
ちろん、適用可能である。
【実施例2】
第9図〜第17図を用いて、本発明の他の実施例を示す
。本例では、第9図(a)のダイナミックメモリセル(
ITrs、+ICap)に本発明を適用したが、同図(
b)に示すスタティックメモリセルにも、もちろん、適
用可能である。さらに、リードオンリメモリセルを用い
たLSIに限定されることなく、チップ内にMOSとバ
イポーラトランジスタを共存させたBiCMOSLSI
に広く適用可能である。また、以下の説明では、メモリ
セルがn M OS、周辺が9MO8、および、Bip
から構成されるBiCMOSDRAMの場合を記述する
が、メモリセルが複数個のnM○Sと9MO8,および
、周辺が複数個のn M OSとpMO3から構成され
るDRAMメモリセルの場合にも1本発明は適用可能で
ある。 始めに5第10図〜第12図に、本発明を用いて製造し
たBiCMO3回路の1例を示す。第ECLインタフェ
ースの入力回路、第12図は、ECLインターフェース
の出力回路の一例を示している。第10図において、メ
モリ等の集積度を上げるために、電圧降下回路L□ある
いはL2により、電源電圧より下げた電圧で、ゲート長
0.5μm以下の近耐圧微細MOSトランジスタを用い
たメモリセル、あるいは、デユーダ等の論理回路を動作
させる。また、入力回路、出力回路で、外部ECL、あ
るいは、TTL信号とチップ内信号とのレベル変換を行
なっている。この様にして。 入出力インターフェースは従来と同じまま、高集積で高
速のBiCMOSLSIを構成できる。 もちろん、入出力インタフェースとして、CMOSイン
タフェースも適用できる。また、電源電圧が、微細MO
8の耐圧より低い場合は、第10図の電圧降下回路L1
.L、を省略して、BiCMO3LSIを構成すること
もできる。 次に、上記半導体装置の製造方法の一例を、第13図〜
第16図を用いて述べる。初めに、第■3図で、P型シ
リコン基板21の一部にn型拡散層22およびp型拡散
H26を形成し、その後、エピタキシャル層を成長させ
る。次に、イオン打込み法を用いて、nウェル23.2
7とpウェル28を形成し、引き続き、選択酸化を行な
い、素子分離用の二酸化シリコン24を形成する。この
後、表面に二酸化シリコン25を形成する。次に、第1
4図で、まず、コレクタ引出し用のn型拡散層29を形
威し、さらに、ベース用のn型拡散層30を形成する。 この後、周辺pMO3とメモリセルn M OSのゲー
ト電極を加工する。始めに、第13図での二酸化シリコ
ン25の一部を除去し、ゲート酸化膜33を形成する。 膜厚は約6.5nmである。この後、n型多結晶シリコ
ン34と二酸化シリコン35を堆積し、上記2層膜を高
精度ホトリソグラフィー技術とドライエツチング技術を
用いて、加工する。本例では、n M OSのゲート長
は0.3pmであり、p’MO8のゲート長は0.4μ
mである。この後、ゲート端部を利用して、n M O
S部にn型拡散N38を形成する。 次に、n型多晶シリコン31.40を堆積してパターニ
ング後、900℃で熱処理を行ない、Bip部にエミッ
タ用のn型拡散層32とn M O8部にn型拡散層3
9を同時に形成する。この後、pMO8部に、n型拡散
層37を形成する。尚、上記の実施例では、n型拡散層
32と39を同時に形成したが、エミッタ部のn型拡散
層32を先に形威し、その後、n M OS部のn型拡
散JrI39を形成することも、もちろん可能である。 この場合、nMO8部のxj(MOS)をバイポーラ部
のXjE(B i p)よりも浅くでき、MOSトラン
ジスタの一層の短チヤネル化が実現できる。次に、第1
5図で、素子表面に二酸化シリコン41を堆積後、メモ
リセル部の二酸化シリコン41を除去し、n型多結晶シ
リコン42を形成する。この後、850℃で熱処理を行
ない、n型拡散層46を形成する。次に、絶縁膜43、
金属配線44から構成される電荷蓄積容量を形成する。 本例では、絶縁膜43として五酸化タンタル、また、金
属配線44としてタングステンを用いたが、もちろん、
他の材料も適用可能である。次に、第16図で、二酸化
シリコン45を堆積し、コンタクト穴を開孔し、電極を
形成することにより、本発明のBiCMOSLSIが完
成する。第17図は、上記B1CMOS LSIの主
要構成部品である(a)Bip部、(b)メモリセルの
n M OS部、および、(c)周辺pMOs部の拡大
図を示す。Bipのエミッタ拡散層を形成後に、MOS
トランジスタのソース、ドレイン拡散層を形成したため
に、x jE(B i p) =0.12 pmxj
(nMOs)=0.10μm、および、xj(pMO3
) =0.12μmとなり、xj(MOS)≦xjE(
Bip)=≦0.15μmが実現できた。
。本例では、第9図(a)のダイナミックメモリセル(
ITrs、+ICap)に本発明を適用したが、同図(
b)に示すスタティックメモリセルにも、もちろん、適
用可能である。さらに、リードオンリメモリセルを用い
たLSIに限定されることなく、チップ内にMOSとバ
イポーラトランジスタを共存させたBiCMOSLSI
に広く適用可能である。また、以下の説明では、メモリ
セルがn M OS、周辺が9MO8、および、Bip
から構成されるBiCMOSDRAMの場合を記述する
が、メモリセルが複数個のnM○Sと9MO8,および
、周辺が複数個のn M OSとpMO3から構成され
るDRAMメモリセルの場合にも1本発明は適用可能で
ある。 始めに5第10図〜第12図に、本発明を用いて製造し
たBiCMO3回路の1例を示す。第ECLインタフェ
ースの入力回路、第12図は、ECLインターフェース
の出力回路の一例を示している。第10図において、メ
モリ等の集積度を上げるために、電圧降下回路L□ある
いはL2により、電源電圧より下げた電圧で、ゲート長
0.5μm以下の近耐圧微細MOSトランジスタを用い
たメモリセル、あるいは、デユーダ等の論理回路を動作
させる。また、入力回路、出力回路で、外部ECL、あ
るいは、TTL信号とチップ内信号とのレベル変換を行
なっている。この様にして。 入出力インターフェースは従来と同じまま、高集積で高
速のBiCMOSLSIを構成できる。 もちろん、入出力インタフェースとして、CMOSイン
タフェースも適用できる。また、電源電圧が、微細MO
8の耐圧より低い場合は、第10図の電圧降下回路L1
.L、を省略して、BiCMO3LSIを構成すること
もできる。 次に、上記半導体装置の製造方法の一例を、第13図〜
第16図を用いて述べる。初めに、第■3図で、P型シ
リコン基板21の一部にn型拡散層22およびp型拡散
H26を形成し、その後、エピタキシャル層を成長させ
る。次に、イオン打込み法を用いて、nウェル23.2
7とpウェル28を形成し、引き続き、選択酸化を行な
い、素子分離用の二酸化シリコン24を形成する。この
後、表面に二酸化シリコン25を形成する。次に、第1
4図で、まず、コレクタ引出し用のn型拡散層29を形
威し、さらに、ベース用のn型拡散層30を形成する。 この後、周辺pMO3とメモリセルn M OSのゲー
ト電極を加工する。始めに、第13図での二酸化シリコ
ン25の一部を除去し、ゲート酸化膜33を形成する。 膜厚は約6.5nmである。この後、n型多結晶シリコ
ン34と二酸化シリコン35を堆積し、上記2層膜を高
精度ホトリソグラフィー技術とドライエツチング技術を
用いて、加工する。本例では、n M OSのゲート長
は0.3pmであり、p’MO8のゲート長は0.4μ
mである。この後、ゲート端部を利用して、n M O
S部にn型拡散N38を形成する。 次に、n型多晶シリコン31.40を堆積してパターニ
ング後、900℃で熱処理を行ない、Bip部にエミッ
タ用のn型拡散層32とn M O8部にn型拡散層3
9を同時に形成する。この後、pMO8部に、n型拡散
層37を形成する。尚、上記の実施例では、n型拡散層
32と39を同時に形成したが、エミッタ部のn型拡散
層32を先に形威し、その後、n M OS部のn型拡
散JrI39を形成することも、もちろん可能である。 この場合、nMO8部のxj(MOS)をバイポーラ部
のXjE(B i p)よりも浅くでき、MOSトラン
ジスタの一層の短チヤネル化が実現できる。次に、第1
5図で、素子表面に二酸化シリコン41を堆積後、メモ
リセル部の二酸化シリコン41を除去し、n型多結晶シ
リコン42を形成する。この後、850℃で熱処理を行
ない、n型拡散層46を形成する。次に、絶縁膜43、
金属配線44から構成される電荷蓄積容量を形成する。 本例では、絶縁膜43として五酸化タンタル、また、金
属配線44としてタングステンを用いたが、もちろん、
他の材料も適用可能である。次に、第16図で、二酸化
シリコン45を堆積し、コンタクト穴を開孔し、電極を
形成することにより、本発明のBiCMOSLSIが完
成する。第17図は、上記B1CMOS LSIの主
要構成部品である(a)Bip部、(b)メモリセルの
n M OS部、および、(c)周辺pMOs部の拡大
図を示す。Bipのエミッタ拡散層を形成後に、MOS
トランジスタのソース、ドレイン拡散層を形成したため
に、x jE(B i p) =0.12 pmxj
(nMOs)=0.10μm、および、xj(pMO3
) =0.12μmとなり、xj(MOS)≦xjE(
Bip)=≦0.15μmが実現できた。
【実施例3】
本発明のもう一つの実施例を第18図に示す。
本例は、シリコン溝に電荷を蓄積させるダイナミックメ
モリセルに、本発明を適用した。電荷は。 n型拡散層54、二酸化シリコン52、絶縁膜53、お
よびn型多結晶シリコン55で構成され荷蓄積用のシリ
コン溝を、バイポーラトランジスタの素子分離溝と共用
できる。このため、バイポーラトランジスタの寄生容量
が小さくでき、より高性能のBiCMOSLSIを実現
できる。 尚、上記の実施例1〜3において、すべてのn型、p型
拡散層を逆転しても、本発明が適用可能であることは言
うまでもない。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明を用いてLSIを試作した
結果、工程数の増加はなく、エミッタ拡散層の深さxj
E(Bi p)=0.12μm、エミッタ面積0.5X
4.0μm”、電流利得100、遮断周波数10GHz
のバイポーラトランジスタと、ゲート長0 、37A
m cx j (n M OS ) =0.10 μ
mのn M OSと、ゲート長0.4μmでXj (p
MO8)=0.12μmのpMO3を同時に形成できた
。また、上記トランジスタを用いて4Mbit Bi
CMO3DRAMを設計すれば、メモリセル面積1.2
8μm2で、アクセス時間7nsが得られ、従来のCM
O3DRAMと比較して、回路速度が5倍となる見通し
を得た。 さらに本発明を適用すれば、アクセス時間が20ns以
下の64 M bitのBiCMOSDRAMあるいは
16MbitのBiCMO3SRAMといった、高集積
・高速のメモリLSIを実現することができる。またメ
モリLSIばかりでなく、通常の論理LSIやアナログ
回路を内蔵したLSI等の広汎なりiCMO3LSIに
も広く適用可能である。
モリセルに、本発明を適用した。電荷は。 n型拡散層54、二酸化シリコン52、絶縁膜53、お
よびn型多結晶シリコン55で構成され荷蓄積用のシリ
コン溝を、バイポーラトランジスタの素子分離溝と共用
できる。このため、バイポーラトランジスタの寄生容量
が小さくでき、より高性能のBiCMOSLSIを実現
できる。 尚、上記の実施例1〜3において、すべてのn型、p型
拡散層を逆転しても、本発明が適用可能であることは言
うまでもない。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明を用いてLSIを試作した
結果、工程数の増加はなく、エミッタ拡散層の深さxj
E(Bi p)=0.12μm、エミッタ面積0.5X
4.0μm”、電流利得100、遮断周波数10GHz
のバイポーラトランジスタと、ゲート長0 、37A
m cx j (n M OS ) =0.10 μ
mのn M OSと、ゲート長0.4μmでXj (p
MO8)=0.12μmのpMO3を同時に形成できた
。また、上記トランジスタを用いて4Mbit Bi
CMO3DRAMを設計すれば、メモリセル面積1.2
8μm2で、アクセス時間7nsが得られ、従来のCM
O3DRAMと比較して、回路速度が5倍となる見通し
を得た。 さらに本発明を適用すれば、アクセス時間が20ns以
下の64 M bitのBiCMOSDRAMあるいは
16MbitのBiCMO3SRAMといった、高集積
・高速のメモリLSIを実現することができる。またメ
モリLSIばかりでなく、通常の論理LSIやアナログ
回路を内蔵したLSI等の広汎なりiCMO3LSIに
も広く適用可能である。
第を図、および、第3図〜第8図は、本発明の一実施例
を示す素子の工程断面図である。第2図は、従来例を示
す素子の工程断面図である。第9図〜第17図は、本発
明の他の実施例を示す素子の回路図、および、工程断面
図である。また、第18図は、本発明のもう一つの実施
例を示す素子の工程断面図である。 く符号の説明〉 p型シリコン基板・・・1,21.47n型埋込層・・
・2,22,48 nウェル・ 3,5,23,27.50pウエル・・・
4,28.5に 酸化シリコン・・・6,7,13,16,24゜25.
33,35,36,41,45゜49.52 N型拡散層・・・8,10,14,17,18,29゜
32.38,39,46.54 p型拡散層・・・9,15,19.20,26,30゜
7 n型多結晶シリコン−11,12,31,34゜40.
42.55 絶縁膜・・・43.53 金属配線・・・44 b 〜) 積へカ 第 図 科算アニー+lz特間(分) 第q 図 ((L) り行ミッフメ乞りτIし Cb) ス7ティッフメ乞りCル 第 0 図 cc ly、12 電FL幻鮒引路 N〜〜 N 17 図 4P9P 32、 u、4e : n4’jXn137.4θ、4
2:れ9多を吉品シソコンIH,4!; ’、二油釘乙
ンソフン 23 : れウェル 2!:PクエルJθ :P型オ
ム4ダ、看 第17図 7 竹ウェル 4 7 4ノ、二面6A乙ンリコン P等1才IAイ叉檜
を示す素子の工程断面図である。第2図は、従来例を示
す素子の工程断面図である。第9図〜第17図は、本発
明の他の実施例を示す素子の回路図、および、工程断面
図である。また、第18図は、本発明のもう一つの実施
例を示す素子の工程断面図である。 く符号の説明〉 p型シリコン基板・・・1,21.47n型埋込層・・
・2,22,48 nウェル・ 3,5,23,27.50pウエル・・・
4,28.5に 酸化シリコン・・・6,7,13,16,24゜25.
33,35,36,41,45゜49.52 N型拡散層・・・8,10,14,17,18,29゜
32.38,39,46.54 p型拡散層・・・9,15,19.20,26,30゜
7 n型多結晶シリコン−11,12,31,34゜40.
42.55 絶縁膜・・・43.53 金属配線・・・44 b 〜) 積へカ 第 図 科算アニー+lz特間(分) 第q 図 ((L) り行ミッフメ乞りτIし Cb) ス7ティッフメ乞りCル 第 0 図 cc ly、12 電FL幻鮒引路 N〜〜 N 17 図 4P9P 32、 u、4e : n4’jXn137.4θ、4
2:れ9多を吉品シソコンIH,4!; ’、二油釘乙
ンソフン 23 : れウェル 2!:PクエルJθ :P型オ
ム4ダ、看 第17図 7 竹ウェル 4 7 4ノ、二面6A乙ンリコン P等1才IAイ叉檜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、バイポーラトランジスタとMOSトランジスタをそ
なえてBiCMOS半導体装置の形成に際し、上記バイ
ポーラトランジスタの最終拡散層を形成した後に、上記
MOSトランジスタのソース、または、ドレイン拡散層
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、上記最終拡散層をエミッタ拡散層とすることを特徴
とする請求項第1項記載の半導体装置の製造方法。 3、上記MOSトランジスタがメモリセルの一部を形成
することを特徴とする請求項第1項記載の半導体装置の
製造方法。 4、請求項第1項乃至第3項記載の半導体装置の製造方
法によって形成されたBiCMOS半導体装置であって
、バイポーラトランジスタのエミッタ拡散層の深さをx
j_E(Bip)、または、MOSトランジスタのソー
スまたは、ドレイン拡散層の深さをxj(MOS)とし
たとき、Xj(MOS)≦Xj_E(Bip) である半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196569A JPH0362568A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
| KR1019900011153A KR910003834A (ko) | 1989-07-31 | 1990-07-23 | 반도체장치의 제조방법 |
| EP19900114193 EP0418505A3 (en) | 1989-07-31 | 1990-07-24 | Method of manufacturing a bi cmos semiconductor device |
| US07/557,649 US5118633A (en) | 1989-07-31 | 1990-07-25 | Method for manufacturing a bicmos semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196569A JPH0362568A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362568A true JPH0362568A (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=16359921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1196569A Pending JPH0362568A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5118633A (ja) |
| EP (1) | EP0418505A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0362568A (ja) |
| KR (1) | KR910003834A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012234941A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
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| US5508541A (en) * | 1992-09-22 | 1996-04-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Random access memory device with trench-type one-transistor memory cell structure |
| US6350640B1 (en) | 1994-07-18 | 2002-02-26 | Intersil Americas Inc. | CMOS integrated circuit architecture incorporating deep implanted emitter region to form auxiliary bipolar transistor |
| JP2616569B2 (ja) * | 1994-09-29 | 1997-06-04 | 日本電気株式会社 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
| KR100190029B1 (ko) * | 1996-03-19 | 1999-06-01 | 윤종용 | 바이씨모스 에스램 소자의 제조방법 |
| US5780329A (en) * | 1997-04-03 | 1998-07-14 | Symbios, Inc. | Process for fabricating a moderate-depth diffused emitter bipolar transistor in a BICMOS device without using an additional mask |
| JPH10289961A (ja) * | 1997-04-15 | 1998-10-27 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (17)
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| US3873373A (en) * | 1972-07-06 | 1975-03-25 | Bryan H Hill | Fabrication of a semiconductor device |
| JPS539469A (en) * | 1976-07-15 | 1978-01-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor device having electrode of stepped structure and its production |
| US4149904A (en) * | 1977-10-21 | 1979-04-17 | Ncr Corporation | Method for forming ion-implanted self-aligned gate structure by controlled ion scattering |
| US4182023A (en) * | 1977-10-21 | 1980-01-08 | Ncr Corporation | Process for minimum overlap silicon gate devices |
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| US4356623A (en) * | 1980-09-15 | 1982-11-02 | Texas Instruments Incorporated | Fabrication of submicron semiconductor devices |
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| JPS58225663A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-27 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6080267A (ja) * | 1983-10-07 | 1985-05-08 | Toshiba Corp | 半導体集積回路装置の製造方法 |
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| US4737472A (en) * | 1985-12-17 | 1988-04-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for the simultaneous production of self-aligned bipolar transistors and complementary MOS transistors on a common silicon substrate |
| EP0256315B1 (de) * | 1986-08-13 | 1992-01-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Integrierte Bipolar- und komplementäre MOS-Transistoren auf einem gemeinsamen Substrat enthaltende Schaltung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US4734382A (en) * | 1987-02-20 | 1988-03-29 | Fairchild Semiconductor Corporation | BiCMOS process having narrow bipolar emitter and implanted aluminum isolation |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1196569A patent/JPH0362568A/ja active Pending
-
1990
- 1990-07-23 KR KR1019900011153A patent/KR910003834A/ko not_active Withdrawn
- 1990-07-24 EP EP19900114193 patent/EP0418505A3/en not_active Withdrawn
- 1990-07-25 US US07/557,649 patent/US5118633A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012234941A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0418505A2 (en) | 1991-03-27 |
| US5118633A (en) | 1992-06-02 |
| KR910003834A (ko) | 1991-02-28 |
| EP0418505A3 (en) | 1991-09-25 |
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