JPH04372164A - Manufacture of bicmos semiconductor device - Google Patents

Manufacture of bicmos semiconductor device

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JPH04372164A
JPH04372164A JP17470291A JP17470291A JPH04372164A JP H04372164 A JPH04372164 A JP H04372164A JP 17470291 A JP17470291 A JP 17470291A JP 17470291 A JP17470291 A JP 17470291A JP H04372164 A JPH04372164 A JP H04372164A
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JP
Japan
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region
forming
electrode
nmos
oxide film
Prior art date
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Pending
Application number
JP17470291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaharu Nakamura
隆治 中村
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To facilitate an electrode forming step and to prevent etching damage of an emitter-base by selectively growing a polycrystalline semiconductor layer, and implanting an impurity by using an ion implantation at the time of forming source-drain high concentration layer of NMOS, PMOS transistors. CONSTITUTION:A thick element isolating oxide film 36 is selectively formed on surfaces of an NMOS Tr forming region 34a, a PMOS Tr forming region 33a, an element isolating region and an N-N-P Tr forming region 33b. A thick oxide film 42 is formed between an emitter region and a base leading region of the region 33b. Then, gate electrodes 48, 49, a collector electrode 50, a base electrode 51 and an emitter electrode 52 are formed. After an oxide film 57 is formed on an entire surface, sidewalls 58 are formed on the sidewalls of the electrodes by etching. Further, As is ion implanted to form source-drain high concentration layer 61 in the region 34a by As ion implanting, and N-type impurity is simultaneously implanted in the electrodes 48, 50, 52.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、バイポーラトランジ
スタとCMOSトランジスタとを同一基板上に有するB
i CMOS型半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
[Industrial Application Field] This invention relates to a BMOS transistor having a bipolar transistor and a CMOS transistor on the same substrate.
The present invention relates to a method for manufacturing an i-CMOS type semiconductor device.

【0002】0002

【従来の技術】近年、CMOSの高速性を追求するため
にバイポーラ素子を同一チップ上に形成し、CMOSの
負荷駆動能力をバイポーラで高めることにより高速化を
図ったBi CMOS混載技術が広く用いられるように
なってきた。
[Background Art] In recent years, in order to pursue high-speed CMOS, Bi CMOS hybrid technology has been widely used, which aims to increase the speed by forming bipolar elements on the same chip and increasing the load driving ability of CMOS with bipolar. It's starting to look like this.

【0003】一般に、Bi CMOS  LSIはバイ
ポーラとCMOSの特徴を兼ね備えているために、高速
,高集積,高耐圧,高負荷駆動能力,低消費電力等の優
れた性能を実現できるものの、構造的にはバイポーラ素
子を搭載するためにエピタキシャル層や分離拡散が必要
である。また、バイポーラおよびCMOS素子の性能を
損なわずに同時形成させるために工程が複雑でマスク数
が増えることになるが、これは経済性の面で不利となる
ため、極力工程数が増えないよう工程設計する必要があ
る。
Generally, since Bi CMOS LSI combines the characteristics of bipolar and CMOS, it can achieve excellent performance such as high speed, high integration, high voltage resistance, high load driving ability, and low power consumption. requires epitaxial layers and isolation diffusion to mount bipolar elements. In addition, in order to simultaneously form bipolar and CMOS devices without sacrificing their performance, the process is complicated and the number of masks increases, but this is disadvantageous from an economic standpoint, so we try to minimize the number of steps during the process. need to be designed.

【0004】ここで従来のBi CMOS型半導体装置
の製造方法を図7を用いて説明する。先ず図7(a) 
に示すように、P型半導体基板1上にN+ 埋込拡散層
2およびP+ 埋込拡散層3を形成した後、厚さ2μm
のN− エピタキシャル層4、続いて選択拡散によりP
ウェル層5,分離拡散層6を同時形成する。その後基板
の全面に500Å程度の薄い酸化膜7および1600Å
程度の窒化膜8を形成した後、素子分離する領域の窒化
膜8を図のように選択的に除去する。更にレジストパタ
ーン9を形成し、それをマスクとしてイオン注入法によ
りNMOS  Tr のチャネルストッパ領域および分
離拡散層6の表面領域にB(ボロン)等のP形不純物を
注入する。また、同様の方法でPMOS  Tr のチ
ャネルストッパ領域にもN形不純物を注入する。
A conventional method for manufacturing a Bi CMOS type semiconductor device will now be described with reference to FIG. First, Figure 7(a)
As shown in the figure, after forming an N+ buried diffusion layer 2 and a P+ buried diffusion layer 3 on a P-type semiconductor substrate 1, a thickness of 2 μm is formed.
N- epitaxial layer 4, followed by selective diffusion to P
A well layer 5 and a separation diffusion layer 6 are formed simultaneously. After that, a thin oxide film 7 of about 500 Å and a thickness of 1600 Å are formed on the entire surface of the substrate.
After forming the nitride film 8 to a certain extent, the nitride film 8 in the device isolation region is selectively removed as shown in the figure. Further, a resist pattern 9 is formed, and using the resist pattern 9 as a mask, a P-type impurity such as B (boron) is implanted into the channel stopper region of the NMOS Tr and the surface region of the isolation diffusion layer 6 by ion implantation. Furthermore, N-type impurities are also implanted into the channel stopper region of the PMOS Tr using a similar method.

【0005】ここでN+ 埋込拡散層2は、NPN  
Tr(バイポーラTr )のコレクタシリーズ抵抗を下
げるためにNPN  Tr 形成領域にAs(ヒ素)や
Sb(アンチモン)を用いて20〜100Ω/□に形成
し、またPMOS  Tr が寄生バイポーラ動作を起
こさないようPMOS  Tr 形成領域にも同時に形
成する。一方、P+ 埋込拡散層3は、NPN  Tr
 の素子分離領域に予めイオン注入法等で形成しておき
、次工程のエピタキシャル工程や分離拡散時に半導体基
板1からの上方拡散を利用して分離拡散時間を短縮する
ために用いるものであり、通常、Bを用いて50〜30
0Ω/□に設定され、またNMOS  Tr が寄生バ
イポーラ動作を起こさないようにNMOS  Tr 形
成領域にも同時に形成しておく。また、N− エピタキ
シャル層4はNPN  Tr の素子特性とPMOS 
 Tr 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ている。更に、P− 
の分離拡散層6とPウェル層5はNPN  Tr の素
子分離とNMOS  Tr のスレッシュホールド電圧
を制御するためにエピタキシャル層4の表面より拡散形
成される。
[0005] Here, the N+ buried diffusion layer 2 is NPN
In order to lower the collector series resistance of the Tr (bipolar Tr), As (arsenic) and Sb (antimony) are used in the NPN Tr formation region to form a resistance of 20 to 100 Ω/□, and to prevent the PMOS Tr from causing parasitic bipolar operation. It is also formed in the PMOS Tr formation region at the same time. On the other hand, the P+ buried diffusion layer 3 is NPN Tr
It is formed in advance in the element isolation region by ion implantation, etc., and is used to shorten the isolation and diffusion time by utilizing upward diffusion from the semiconductor substrate 1 during the next epitaxial process or isolation diffusion. , 50-30 using B
It is set to 0Ω/□, and is also formed at the same time in the NMOS Tr formation region so that the NMOS Tr does not cause parasitic bipolar operation. In addition, the N- epitaxial layer 4 has device characteristics of NPN Tr and PMOS.
The concentration and thickness are determined so that the gate threshold voltage of Tr can be controlled. Furthermore, P-
The isolation diffusion layer 6 and the P-well layer 5 are formed by diffusion from the surface of the epitaxial layer 4 in order to control the element isolation of the NPN Tr and the threshold voltage of the NMOS Tr.

【0006】次に、レジストパターンを除去後、900
℃程度の温度で酸化処理することにより図7(b)に示
すように、分離用の厚い酸化膜10を形成し、同時に、
イオン注入した不純物を活性化してNMOS  Tr 
のチャネルストッパ層11とPMOS  Tr のチャ
ネルストッパ層12を形成する。
Next, after removing the resist pattern, 900
As shown in FIG. 7(b), a thick oxide film 10 for isolation is formed by oxidation treatment at a temperature of approximately .degree. C., and at the same time,
Activate the ion-implanted impurities to form NMOS Tr
A channel stopper layer 11 of PMOS Tr and a channel stopper layer 12 of PMOS Tr are formed.

【0007】その後は既知の拡散,ホトリソ,エッチン
グを繰返すことにより図7(c)に示すようにPMOS
  Tr ,NMOS  Tr ,NPN  Tr を
形成し、Bi CMOS構造を完成させる。これを簡単
に説明すると、まずNPN  Tr のベース領域13
を形成する。次に、PMOSTr とNMOS  Tr
 のゲート酸化膜14とゲート電極15を形成する。続
いて、PMOS  Tr のソース・ドレイン領域16
とNPN  Tr のベース取出し領域17を同時に形
成する。最後に、NMOS  Trのソース・ドレイン
領域18、NPNトランジスタのエミッタ領域19なら
びにコレクタ取出し領域20を同時に形成する。
After that, known diffusion, photolithography, and etching are repeated to form a PMOS as shown in FIG. 7(c).
Tr, NMOS Tr, and NPN Tr are formed to complete the Bi CMOS structure. To explain this simply, first, the base region 13 of NPN Tr
form. Next, PMOSTr and NMOSTr
A gate oxide film 14 and a gate electrode 15 are formed. Next, the source/drain region 16 of the PMOS Tr
and NPN Tr base extraction region 17 are formed at the same time. Finally, the source/drain region 18 of the NMOS Tr, the emitter region 19 of the NPN transistor, and the collector extraction region 20 are simultaneously formed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上は、バイポーラT
r と通常のMOSTr をBi CMOSとして同一
基板上に製造する場合であるが、通常のMOS  Tr
 では、微細化に伴ない、ホットキャリアによる特性の
劣化が不可避である。そこで、通常の微細なCMOS型
半導体装置においては、LDD(Lightly Do
pped Drain)構造にMOS  Trを形成す
ることが行われている。しかるに、LDD構造のMOS
  Tr とバイポーラTr とを同一基板上に製造し
ようとすると、次のような問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The above is a bipolar T
r and a normal MOS Tr are manufactured on the same substrate as Bi CMOS, but the normal MOS Tr
As miniaturization progresses, deterioration of characteristics due to hot carriers is inevitable. Therefore, in ordinary fine CMOS type semiconductor devices, LDD (Lightly Do
In recent years, MOS transistors have been formed in a drain structure. However, MOS with LDD structure
When attempting to manufacture Tr and bipolar Tr on the same substrate, the following problems occurred.

【0009】■  工程の複雑化 LDD構造のMOS  Tr 自体が非常に複雑な工程
を持っており、さらにその中に高性能なバイポーラTr
 を作り込もうとすると、さらに工程が複雑化し、ひい
ては、製品の低歩留りを招く。また、製造コストの増加
にもつながる。
■ Complicated process The LDD structure MOS transistor itself has a very complicated process, and there is also a high-performance bipolar transistor in it.
Attempting to incorporate this will further complicate the process and result in a low yield of the product. It also leads to an increase in manufacturing costs.

【0010】■  エミッタ・ベースへのエッチングダ
メージ LDD構造を用いてBi CMOS構造を形成すると、
サイドウォール形成時に行う異方性エッチングの際、ベ
ース領域もエッチングされ、エッチングダメージにより
バイポーラTr に悪影響(エミッタ・ベース間リーク
電流の増加など)が発生する。
■ Etching damage to emitter and base When a Bi CMOS structure is formed using an LDD structure,
During the anisotropic etching performed when forming the sidewalls, the base region is also etched, and the etching damage causes an adverse effect on the bipolar transistor (such as an increase in emitter-base leakage current).

【0011】この発明は上記の点に鑑みなされたもので
、工程の複雑化およびエミッタ・ベースへのエッチング
ダメージという問題を除去して、LDD構造のCMOS
  Tr とバイポーラTr とを同一基板上に製造で
きるBiCMOS型半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and eliminates the problems of complicating the process and etching damage to the emitter and base, and improves the LDD structure CMOS.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a BiCMOS type semiconductor device in which a Tr and a bipolar Tr can be manufactured on the same substrate.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】この発明では、半導体基
板のNMOSおよびPMOSトランジスタゲート領域部
上およびバイポーラトランジスタコレクタ取出し領域部
上、ベース取出し領域部上およびエミッタ領域部上に多
結晶半導体層を選択成長させ、これら多結晶半導体層に
、LDD構造NMOS,PMOSトランジスタのソース
・ドレイン高濃度層形成時に、該高濃度層形成用のイオ
ン注入を用いて不純物を導入する。また、サイドウォー
ル形成用のエッチング時、半導体基板のバイポーラトラ
ンジスタ形成領域表面が前記多結晶半導体層および厚い
酸化膜で覆われた状態とする。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, a polycrystalline semiconductor layer is selected on the NMOS and PMOS transistor gate regions, the bipolar transistor collector extraction region, the base extraction region, and the emitter region of a semiconductor substrate. When forming highly doped source and drain layers of LDD structure NMOS and PMOS transistors, impurities are introduced into these polycrystalline semiconductor layers using ion implantation for forming the highly doped layers. Furthermore, during etching for sidewall formation, the surface of the bipolar transistor formation region of the semiconductor substrate is covered with the polycrystalline semiconductor layer and the thick oxide film.

【0013】[0013]

【作用】上記この発明においては、多結晶半導体層を選
択成長させ、その多結晶半導体層に、NMOS,PMO
Sトランジスタのソース・ドレイン高濃度層形成時のイ
オン注入を利用して不純物を導入することにより、同一
多結晶半導体で、かつエッチング工程なしに、NMOS
,PMOSトランジスタのゲートおよびバイポーラトラ
ンジスタのコレクタ,ベース,エミッタの各電極が形成
される。
[Operation] In the above invention, a polycrystalline semiconductor layer is selectively grown, and NMOS, PMO, etc. are added to the polycrystalline semiconductor layer.
By introducing impurities using ion implantation when forming the source/drain heavily doped layers of an S transistor, NMOS can be manufactured using the same polycrystalline semiconductor and without an etching process.
, the gate of the PMOS transistor, and the collector, base, and emitter electrodes of the bipolar transistor are formed.

【0014】また、サイドウォール形成用のエッチング
時、半導体基板のバイポーラトランジスタ形成領域の表
面が前記多結晶半導体層および厚い酸化膜で覆われ保護
されているので、バイポーラトランジスタ形成領域には
エッチングダメージが加わらない。
Furthermore, during etching for sidewall formation, since the surface of the bipolar transistor formation region of the semiconductor substrate is covered and protected by the polycrystalline semiconductor layer and the thick oxide film, no etching damage occurs to the bipolar transistor formation region. I won't join.

【0015】[0015]

【実施例】以下この発明の一実施例を図1〜図6を参照
して説明する。まず、比抵抗15Ω・cm,面方位<1
00>のP型基板(図示せず)に図1(a)に示すよう
に、シート抵抗30Ω/□,接合深さ4.5μm程度の
N+ 埋込層31をSbを不純物として形成し、次にボ
ロンを不純物として、シート抵抗300Ω/□,接合深
さ1.3μm程度のP+ 埋込層32を同基板に形成す
る。続いて、同基板上の全面に既知のエピタキシャル技
術により比抵抗5Ω・cm,厚さ2μm程度のN型エピ
タキシャル層を形成する。そして、このN型エピタキシ
ャル層に、N+ 埋込層31の上部にてNウェル層33
と、P+ 埋込層32の上部にてPウェル層34を形成
する。ここで、Nウェル層33はPMOS  Tr 形
成領域およびNPN  Tr(バイポーラTr)形成領
域として形成されるもので、以下PMOS  Tr 形
成領域のNウェル層33をPMOS  Tr 形成領域
と呼び符号33aを付し、NPNTr 形成領域のNウ
ェル層33をNPN  Tr 形成領域と呼び符号33
bを付す。また、Pウェル層34はNMOS  Tr 
形成領域および素子分離領域として形成されるもので、
以下NMOSTr 形成領域のPウェル層34をNMO
S  Tr形成領域と呼び符号34aを付し、素子分離
領域のPウェル層34を以下素子分離領域と呼び符号3
4bを付す。なお、素子分離領域34b下のP+ 埋込
層32も素子分離領域として作用する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6. First, specific resistance 15Ω・cm, surface orientation <1
As shown in FIG. 1(a), an N+ buried layer 31 with a sheet resistance of 30 Ω/□ and a junction depth of about 4.5 μm is formed on a P-type substrate (not shown) of 00> with Sb as an impurity. Next, a P+ buried layer 32 with a sheet resistance of 300 Ω/□ and a junction depth of about 1.3 μm is formed on the same substrate using boron as an impurity. Subsequently, an N-type epitaxial layer having a resistivity of 5 Ω·cm and a thickness of about 2 μm is formed on the entire surface of the substrate by a known epitaxial technique. Then, in this N type epitaxial layer, an N well layer 33 is formed above the N+ buried layer 31.
Then, a P well layer 34 is formed above the P+ buried layer 32. Here, the N-well layer 33 is formed as a PMOS Tr formation region and an NPN Tr (bipolar Tr) formation region, and hereinafter the N-well layer 33 in the PMOS Tr formation region will be referred to as a PMOS Tr formation region and will be denoted by the reference numeral 33a. , the N well layer 33 in the NPNTr formation region is referred to as the NPNTr formation region, and the reference numeral 33
Add b. Further, the P well layer 34 is an NMOS Tr.
It is formed as a formation region and an element isolation region.
Below, the P well layer 34 in the NMOSTr formation region is made of NMO.
The P well layer 34 in the element isolation region is hereinafter referred to as the element isolation region and is designated by the symbol 34a as the S Tr formation region.
Add 4b. Note that the P+ buried layer 32 under the element isolation region 34b also functions as an element isolation region.

【0016】次に、NPN  Tr 形成領域33bの
一部に、NPN  Tr のコレクタ抵抗を下げる目的
で高濃度のN+ 領域35を図1(b) に示すように
形成する。このN+ 領域35は必要により形成する。
Next, a heavily doped N+ region 35 is formed in a part of the NPN Tr formation region 33b, as shown in FIG. 1(b), for the purpose of lowering the collector resistance of the NPN Tr. This N+ region 35 is formed if necessary.

【0017】次に公知のLOCOS分離技術を用いて図
1(c) に示すようにNMOS  Tr形成領域34
aの表面、PMOS  Tr 形成領域33aの表面、
素子分離領域34bの表面およびNPN  Tr 形成
領域33bの表面に選択的に厚さ4000〜7000Å
の厚い素子分離酸化膜36を形成する。この時、NPN
  Tr 形成領域33b表面においては、ベース領域
部とコレクタ取出し領域部相互間においても前記厚い素
子分離酸化膜36を形成する。
Next, using the well-known LOCOS isolation technique, an NMOS Tr formation region 34 is formed as shown in FIG. 1(c).
a surface, the surface of the PMOS Tr formation region 33a,
A film with a thickness of 4000 to 7000 Å is selectively formed on the surface of the element isolation region 34b and the surface of the NPN Tr formation region 33b.
A thick element isolation oxide film 36 is formed. At this time, NPN
On the surface of the Tr formation region 33b, the thick element isolation oxide film 36 is also formed between the base region and the collector extraction region.

【0018】次に、NPN  Tr 形成領域33bの
ベース領域部部分に、レジストと前記素子分離酸化膜3
6をマスクとしてセルフアライン的に、図2(a)に示
すようにベース領域(P型拡散層)37を形成する。そ
の後、各領域34a,33a,33bの露出表面に厚さ
160〜250Åのゲート酸化膜38を形成した後、該
ゲート酸化膜38を図2(b)に示すようにNPN  
Tr 形成領域33b表面からは除去し、NMOS  
Tr 形成領域34a表面およびPMOS  Tr 形
成領域33a表面のみにゲート酸化膜38を残す。
Next, a resist and the element isolation oxide film 3 are formed on the base region portion of the NPN Tr formation region 33b.
6 as a mask, a base region (P-type diffusion layer) 37 is formed in a self-aligned manner as shown in FIG. 2(a). After that, a gate oxide film 38 with a thickness of 160 to 250 Å is formed on the exposed surface of each region 34a, 33a, and 33b, and then the gate oxide film 38 is formed into an NPN film as shown in FIG. 2(b).
It is removed from the surface of the Tr formation region 33b, and the NMOS
The gate oxide film 38 is left only on the surface of the Tr formation region 34a and the PMOS Tr formation region 33a.

【0019】その後全面に図2(c)に示すようにポリ
シリコン膜39を厚さ500Å程度、公知のLD−CV
D法で形成し、さらにその表面に同法で図示しない薄い
酸化膜を形成した後、SiN膜40を厚さ1500Å程
度CVD法により全面に形成する。そして、このSiN
膜40に、ホトリソ・エッチング技術を用いて、NPN
  Tr 形成領域33bのエミッタ領域部とベース取
出し領域部相互間の部分において開口部41を形成する
。そして、この開口部41形成後、SiN膜40をマス
クとして900℃,15分程度のウエットO2 雰囲気
中での熱酸化を行うことにより、図3(a)に示すよう
に、前記エミッタ領域部とベース取出し領域部相互間部
分のポリシリコン膜39を約1000Å程度の厚い酸化
膜42に変換する。
Thereafter, as shown in FIG. 2(c), a polysilicon film 39 is formed on the entire surface to a thickness of about 500 Å using a known LD-CV method.
After forming a thin oxide film (not shown) on the surface using the D method, a SiN film 40 having a thickness of about 1500 Å is formed on the entire surface using the CVD method. And this SiN
The film 40 is made of NPN using photolithography and etching technology.
An opening 41 is formed in a portion between the emitter region and the base extraction region of the Tr formation region 33b. After the opening 41 is formed, thermal oxidation is performed in a wet O2 atmosphere at 900° C. for about 15 minutes using the SiN film 40 as a mask, thereby forming the emitter region as shown in FIG. 3(a). The polysilicon film 39 between the base extraction regions is converted into a thick oxide film 42 of about 1000 Å.

【0020】その後、SiN膜40を全面除去した後、
公知の低温CVD法で図3(b)に示すように酸化膜4
3を全面に厚さ約4000Åに形成する。そして、この
酸化膜43に公知のホトリソ・エッチング技術を用いて
、NMOS  Tr 形成領域34aおよびPMOS 
 Tr 形成領域33aのゲート領域部上、およびNP
N  Tr 形成領域33bのコレクタ取出し領域部上
,ベース取出し領域部上およびエミッタ領域部上で開口
部44を開ける。その後、もし必要であれば、MOS 
 Trのチャンネル濃度のコントロールを行うための拡
散層45および、NPN  Trのベース取出し領域部
の抵抗を下げるための拡散層(ベース取出し領域46)
をイオン注入で各領域34a,33a,37内に形成す
る。なお、ベース取出し領域46は、本来、後にポリシ
リコン膜からの不純物拡散で作るが、不純物濃度をより
高濃度としたい時に、この図3(b)の段階でイオン注
入で予備的に作っておく。
After that, after removing the entire SiN film 40,
As shown in FIG. 3(b), an oxide film 4 is formed using a known low-temperature CVD method.
3 is formed to a thickness of about 4000 Å over the entire surface. Then, the NMOS Tr formation region 34a and the PMOS
On the gate region portion of the Tr formation region 33a and on the NP
Openings 44 are opened above the collector extraction region, the base extraction region, and the emitter region of the N Tr formation region 33b. Then, if necessary, MOS
A diffusion layer 45 for controlling the channel concentration of the Tr, and a diffusion layer (base extraction region 46) for lowering the resistance of the base extraction region of the NPN Tr.
is formed in each region 34a, 33a, 37 by ion implantation. Incidentally, the base extraction region 46 is originally created later by impurity diffusion from the polysilicon film, but if the impurity concentration is desired to be higher, it is preliminarily created by ion implantation at the stage shown in FIG. 3(b). .

【0021】次に、酸化膜43をマスクとして、開口部
44に、ポリシリコン膜39と一体にして公知のCVD
技術を用いて図3(c)に示すように選択的にポリシリ
コン47を850℃,170Å/min で成長させ、
NMOS  Tr およびPMOSTr のゲート電極
48,49およびNPN  Tr のコレクタ電極50
,ベース電極51,エミッタ電極52を形成する。
Next, using the oxide film 43 as a mask, the opening 44 is formed integrally with the polysilicon film 39 using a known CVD process.
Using a technique, polysilicon 47 is selectively grown at 850° C. and 170 Å/min as shown in FIG. 3(c).
Gate electrodes 48, 49 of NMOS Tr and PMOS Tr and collector electrode 50 of NPN Tr
, a base electrode 51, and an emitter electrode 52 are formed.

【0022】次に、酸化膜43を公知のエッチング技術
によって図4(a)に示すように除去した後、図4(b
)に示すようにNMOS  Tr 形成領域34a上以
外をレジスト53で覆い、リンのイオン注入を例えば加
速電圧80KeV ,ドーズ量5E12ions/cm
2 程度で行うことにより、NMOS  Tr 形成領
域34a内にNMOS  Tr のソース・ドレインの
低濃度層(n− 層)54を形成する。次に同様に図4
(c)に示すようにPMOS  Tr 形成領域33a
上以外をレジスト55で覆い、ボロンのイオン注入を例
えば加速電圧80KeV ,ドーズ量1E13ions
/cm2 で行うことにより、PMOS  Tr形成領
域33a内にPMOS  Tr のソース・ドレインの
低濃度層(P− 層)56を形成する。
Next, after removing the oxide film 43 by a known etching technique as shown in FIG. 4(a), the oxide film 43 is removed as shown in FIG.
), the area other than the NMOS Tr formation region 34a is covered with a resist 53, and phosphorus ions are implanted at an acceleration voltage of 80 KeV and a dose of 5E12 ions/cm, for example.
By performing this process at a concentration of about 2.0 nm, a low concentration layer (n- layer) 54 of the source and drain of the NMOS Tr is formed in the NMOS Tr formation region 34a. Next, similarly, Figure 4
As shown in (c), the PMOS Tr formation region 33a
The area other than the top is covered with a resist 55, and boron ions are implanted at an acceleration voltage of 80 KeV and a dose of 1E13 ions, for example.
/cm2, a low concentration layer (P- layer) 56 of the source and drain of the PMOS Tr is formed in the PMOS Tr formation region 33a.

【0023】その後、公知のCVD技術を用いて図5(
a)に示すように全面に酸化膜57を形成した後、公知
のRIE技術を用いて酸化膜57をエッチングすること
により、図5(b)に示すように各電極48,49,5
0,51,52の側壁にサイドウォール58を形成する
。この時、同時にポリシリコン膜39も各電極部分にの
み残るようにパターニングされる。以下、各電極48,
49,50,51,52は、残存ポリシリコン膜39も
含めて電極と呼ぶ。またこのエッチング時、NMOS 
 Tr 形成領域34aおよびPMOS  Tr 形成
領域33aにおいては、ゲート電極部を除いてゲート酸
化膜38がエッチングされ、各領域34a,33a表面
(Si表面)が露出する。一方、NPN  Tr形成領
域33bにおいては、厚い電極ポリシリコンおよび厚い
酸化膜36,42で保護されるから、領域33b表面(
Si表面)は露出しない。なお、サイドウォール58は
前記酸化膜の外、ポリシリコン膜で形成してもよい。
Thereafter, using the known CVD technique, the image forming process shown in FIG. 5 (
After forming the oxide film 57 on the entire surface as shown in FIG.
Sidewalls 58 are formed on the sidewalls 0, 51, and 52. At this time, the polysilicon film 39 is also patterned so as to remain only at each electrode portion. Below, each electrode 48,
49, 50, 51, and 52, including the remaining polysilicon film 39, are called electrodes. Also, during this etching, NMOS
In the Tr formation region 34a and the PMOS Tr formation region 33a, the gate oxide film 38 is etched except for the gate electrode portion, and the surfaces of each region 34a and 33a (Si surface) are exposed. On the other hand, since the NPN Tr forming region 33b is protected by the thick electrode polysilicon and the thick oxide films 36 and 42, the surface of the region 33b (
(Si surface) is not exposed. Note that the sidewall 58 may be formed of a polysilicon film instead of the oxide film.

【0024】次に、NMOSおよびPMOS  Tr 
形成領域34a,33aの露出表面に厚さ200Å程度
の酸化膜59を図5(c)に示すように形成した後、同
図のようにNMOS  Tr 形成領域34a上および
NPN  Tr のコレクタおよびエミッタ電極50,
52上以外をレジスト60で覆い、Asを加速電圧50
KeV ,ドーズ量2E16ions/cm2 でイオ
ン注入することにより、NMOS  Tr 形成領域3
4a内に、NMOS  Tr のソース・ドレインの高
濃度層(n+ 領域)61を形成し、同時にNMOS 
 Tr のゲート電極48およびNPNTr のコレク
タ電極50およびエミッタ電極52にN型不純物を導入
する。この不純物導入によりポリシリコンの電極48,
50,52は低抵抗化が図られ電極として機能し、かつ
コレクタ電極50およびエミッタ電極52は後述するコ
レクタ取出し領域およびエミッタ領域形成用の不純物拡
散源となる。
Next, NMOS and PMOS Tr
After forming an oxide film 59 with a thickness of about 200 Å on the exposed surfaces of the forming regions 34a and 33a as shown in FIG. 5(c), as shown in FIG. 50,
Cover the area other than 52 with resist 60, and apply As to acceleration voltage 50
By implanting ions at KeV and a dose of 2E16 ions/cm2, the NMOS Tr formation region 3 is formed.
4a, a high concentration layer (n+ region) 61 for the source and drain of the NMOS Tr is formed, and at the same time the NMOS Tr
N-type impurities are introduced into the gate electrode 48 of the Tr 2 and the collector electrode 50 and emitter electrode 52 of the NPNTr 2 . By introducing this impurity, the polysilicon electrode 48,
50 and 52 have low resistance and function as electrodes, and the collector electrode 50 and emitter electrode 52 serve as impurity diffusion sources for forming a collector extraction region and an emitter region, which will be described later.

【0025】次に同様に図6(a)で示すように、PM
OS  Tr 形成領域33a上およびNPN  Tr
 のベース電極51上以外をレジスト62で覆った上で
、BF2 のイオン注入を加速電圧70KeV ,ドー
ズ量3E15ions/cm2 程度で行うことにより
、PMOS  Tr 形成領域33a内に、PMOS 
 Tr のソース・ドレインの高濃度層(P+ 領域)
63を形成し、同時にPMOS  Tr のゲート電極
49およびNPN  Tr のベース電極51に低抵抗
化および不純物拡散源化のためにP型不純物を導入する
Next, as shown in FIG. 6(a), PM
On the OS Tr formation region 33a and the NPN Tr
By covering the area other than the base electrode 51 with a resist 62 and implanting BF2 ions at an acceleration voltage of 70 KeV and a dose of about 3E15 ions/cm2, a PMOS Tr is formed in the PMOS Tr formation region 33a.
High concentration layer of source/drain of Tr (P+ region)
At the same time, P-type impurities are introduced into the gate electrode 49 of the PMOS Tr and the base electrode 51 of the NPN Tr in order to lower the resistance and serve as an impurity diffusion source.

【0026】その後、N2 雰囲気中にて900℃,3
0分程度のアニールを行う。このアニールにより高濃度
層61,63の不純物が活性化されると同時に、エミッ
タ電極52,ベース電極51,コレクタ電極50から不
純物が拡散し、図6(b)に示すようにNPN  Tr
 形成領域33b内にコレクタ取出し領域64が形成さ
れ、かつベース領域37にベース取出し領域46および
エミッタ領域65が形成される。なお、ベース取出し領
域46は、図3(b)の段階で予備的に作成してある場
合は、この図6(b)での不純物拡散で所定の高濃度に
完成し、図3(b)での形成を省略してある場合はこの
図6(b)で初めて形成される。その後は通常の配線形
成を行い、全工程を終了する。
[0026] Thereafter, in an N2 atmosphere at 900°C, 3
Anneal for about 0 minutes. By this annealing, the impurities in the high concentration layers 61 and 63 are activated, and at the same time, the impurities are diffused from the emitter electrode 52, base electrode 51, and collector electrode 50, and as shown in FIG.
A collector extraction region 64 is formed in the formation region 33b, and a base extraction region 46 and an emitter region 65 are formed in the base region 37. Note that if the base extraction region 46 has been preliminarily created at the stage of FIG. 3(b), it will be completed to a predetermined high concentration by the impurity diffusion in FIG. If the formation in step 3 is omitted, it is formed for the first time in FIG. 6(b). After that, normal wiring formation is performed, and the entire process is completed.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳細に説明したようにこの発明によ
れば、多結晶半導体層を選択成長させ、その多結晶半導
体層に、NMOS,PMOSトランジスタのソース・ド
レイン高濃度層形成時のイオン注入を利用して不純物を
導入するようにしたので、同一多結晶半導体で、かつエ
ッチング工程なしに、NMOS,PMOSトランジスタ
のゲートおよびバイポーラトランジスタのコレクタ,ベ
ース,エミッタの各電極を形成でき、電極形成工程が容
易となり、よって、MOSトランジスタがLDD構造の
場合でも、Bi CMOS装置を工程の複雑化を回避し
て製造することができる。また、サイドウォール形成用
のエッチング時、半導体基板のバイポーラトランジスタ
形成領域の表面が前記多結晶半導体層および厚い酸化膜
で保護され、バイポーラトランジスタ形成領域にはエッ
チングダメージが加わらないので、前記エッチングに伴
なうバイポーラトランジスタの特性劣化を防止できる。
As described above in detail, according to the present invention, a polycrystalline semiconductor layer is selectively grown, and ions are implanted into the polycrystalline semiconductor layer when forming high-concentration layers for sources and drains of NMOS and PMOS transistors. Since impurities are introduced using the same polycrystalline semiconductor, the gate electrodes of NMOS and PMOS transistors and the collector, base, and emitter electrodes of bipolar transistors can be formed using the same polycrystalline semiconductor and without an etching process. The process becomes easier, so even if the MOS transistor has an LDD structure, a Bi CMOS device can be manufactured without complicating the process. Furthermore, during etching for sidewall formation, the surface of the bipolar transistor formation region of the semiconductor substrate is protected by the polycrystalline semiconductor layer and the thick oxide film, and no etching damage is applied to the bipolar transistor formation region. This prevents deterioration of the characteristics of bipolar transistors.

【0028】また、実施例のように上述電極形成法とす
るとともに、該電極からの不純物拡散でバイポーラトラ
ンジスタの複数の領域を形成するようにすれば、より工
程の複雑化を回避できる。工程の複雑化の回避をホトリ
ソのマスク数で示せば、実施例によれば通常のLDD構
造CMOSの製造法にマスクを3枚、場合によっては2
枚(図2(a)でのベース領域37形成時の1枚と、図
2(c)での開口部41形成時の1枚、これらに図1(
b)でのN+ 領域35形成時の1枚が加わると計3枚
となる)追加するだけで、MOSトランジスタがLDD
構造のBi CMOS装置を製造できる。
Further, if the above-mentioned electrode formation method is used as in the embodiment, and a plurality of regions of the bipolar transistor are formed by impurity diffusion from the electrode, the complexity of the process can be further avoided. In terms of the number of masks used in photolithography to avoid complicating the process, according to the example, the manufacturing method for a normal LDD structure CMOS requires 3 masks, or in some cases 2 masks.
(One sheet when forming the base region 37 in FIG. 2(a), one sheet when forming the opening 41 in FIG. 2(c),
(If one is added when forming the N+ region 35 in b), the total becomes three.) By just adding one, the MOS transistor can be converted into an LDD.
A Bi CMOS device with this structure can be manufactured.

【0029】また、実施例のように、基板表面のポリシ
リコン膜の選択酸化で、エミッタ領域部とベース取出し
領域部間にエッチングダメージ防止用の厚い酸化膜(図
3(a)の酸化膜42)を形成すれば、既に基板内に形
成されているベース領域に悪影響を与えることなく前記
厚い酸化膜を形成することが可能となる。さらにこの酸
化膜で後に形成されるエミッタ領域とベース取出し領域
が自己整合化され、エミッタとベース取出し領域間にホ
トリソ余裕を考慮する必要がなくなるので、バイポーラ
トランジスタの縮小化を図ることができる。
Furthermore, as in the embodiment, by selectively oxidizing the polysilicon film on the surface of the substrate, a thick oxide film (oxide film 42 in FIG. 3A) for preventing etching damage was formed between the emitter region and the base extraction region. ), it becomes possible to form the thick oxide film without adversely affecting the base region already formed in the substrate. Furthermore, the emitter region and the base lead-out region, which will be formed later, are self-aligned with this oxide film, and there is no need to consider photolithography margin between the emitter and base lead-out regions, so that the bipolar transistor can be downsized.

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

【図1】この発明の一実施例の一部を示す工程断面図で
ある。
FIG. 1 is a process sectional view showing a part of an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例の一部を示す工程断面図で
ある。
FIG. 2 is a process sectional view showing a part of an embodiment of the present invention.

【図3】この発明の一実施例の一部を示す工程断面図で
ある。
FIG. 3 is a process sectional view showing a part of an embodiment of the present invention.

【図4】この発明の一実施例の一部を示す工程断面図で
ある。
FIG. 4 is a process sectional view showing a part of an embodiment of the present invention.

【図5】この発明の一実施例の一部を示す工程断面図で
ある。
FIG. 5 is a process sectional view showing a part of an embodiment of the present invention.

【図6】この発明の一実施例の一部を示す工程断面図で
ある。
FIG. 6 is a process sectional view showing a part of an embodiment of the present invention.

【図7】従来の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 7 is a process sectional view showing a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

33a  PMOS  Tr 形成領域33b  NP
N  Tr 形成領域 34a  NMOS  Tr 形成領域36  素子分
離酸化膜 42  酸化膜 47  ポリシリコン 48  ゲート電極 49  ゲート電極 50  コレクタ電極 51  ベース電極 52  エミッタ電極 54  低濃度層 56  低濃度層 57  酸化膜 58  サイドウォール 61  高濃度層 63  高濃度層
33a PMOS Tr formation region 33b NP
NTr formation region 34a NMOS Tr formation region 36 Element isolation oxide film 42 Oxide film 47 Polysilicon 48 Gate electrode 49 Gate electrode 50 Collector electrode 51 Base electrode 52 Emitter electrode 54 Low concentration layer 56 Low concentration layer 57 Oxide film 58 Sidewall 61 High concentration layer 63 High concentration layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板のNMOSおよびPMOS
トランジスタゲート領域部上およびバイポーラトランジ
スタコレクタ取出し領域部上、ベース取出し領域部上お
よびエミッタ領域部上に各電極としての多結晶半導体層
を選択成長させ、かつ同基板のバイポーラトランジスタ
形成領域の他の部分は厚い酸化膜で覆われた構造を得る
工程と、前記基板内にNMOSトランジスタおよびPM
OSトランジスタのソース・ドレインの低濃度層を順次
形成した後、前記基板上の全面にサイドウォール形成用
膜を被着し、これをエッチングすることにより、前記電
極としての多結晶半導体層の側壁にサイドウォールを形
成する工程と、その後、NMOSトランジスタとPMO
Sトランジスタのソース・ドレインの高濃度層形成用の
不純物イオン注入を順次行い、同時に各電極としての多
結晶半導体層に不純物を導入する工程とを具備すること
を特徴とするBi CMOS型半導体装置の製造方法。
[Claim 1] NMOS and PMOS of semiconductor substrate
A polycrystalline semiconductor layer as each electrode is selectively grown on the transistor gate region, the bipolar transistor collector extraction region, the base extraction region, and the emitter region, and other parts of the bipolar transistor formation region of the same substrate. The process involves obtaining a structure covered with a thick oxide film, and forming an NMOS transistor and a PM in the substrate.
After sequentially forming the low concentration layers of the source and drain of the OS transistor, a sidewall forming film is deposited on the entire surface of the substrate and etched to form a film on the sidewall of the polycrystalline semiconductor layer serving as the electrode. Step of forming sidewalls and then NMOS transistor and PMO
A Bi CMOS type semiconductor device comprising the steps of sequentially implanting impurity ions for forming high concentration layers of the source and drain of an S transistor, and simultaneously introducing impurities into a polycrystalline semiconductor layer as each electrode. Production method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09172100A (en) * 1995-12-18 1997-06-30 Nec Corp Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
US5811871A (en) * 1996-09-19 1998-09-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device comprising a bipolar transistor

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