JPH05308078A - 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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JPH05308078A
JPH05308078A JP4136232A JP13623292A JPH05308078A JP H05308078 A JPH05308078 A JP H05308078A JP 4136232 A JP4136232 A JP 4136232A JP 13623292 A JP13623292 A JP 13623292A JP H05308078 A JPH05308078 A JP H05308078A
Authority
JP
Japan
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region
collector
emitter
trench
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP4136232A
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English (en)
Inventor
Masaki Kyohara
雅規 鏡原
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は埋込層の上方向の拡散の影響
を受けずにベース幅の制御を正確にできる横型バイポー
ラトランジスタの製造方法を提供するものである。 【構成】 図1(b)に示すように、コレクタ形成予定
領域にトレンチ101を開口した後、N型不純物が斜め
にイオン注入されてコレクタ領域12を形成する。次
に、図1(c)に示すように、エミッタ形成予定領域に
トレンチ102を開口し、N型不純物が斜めにイオン注
入されてエミッタ領域14が形成される。 【効果】 コレクタ領域12とエミッタ領域14は横方
向にベース領域10を挟んで形成されるので、N+拡散
層1がオートドーピングで上方向に拡張されても、ベー
ス幅は影響を受けない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にバイポーラトランジスタとCMOSトランジ
スタとを同一半導体基板上に混載したBi−CMOS集
積回路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4,図5,図6は従来のBi−CMO
S集積回路の製造方法の工程を示す断面図である。以
下、従来の製造方法を説明する。
【0003】まず、図4(a)に示すように、P型シリ
コン基板にN+埋込層1とP+埋込層2を形成した後、N
型エピタキシャル層3を約1.6μm成長させ、続いて
チャネルストッパ用高濃度P+拡散層4を形成する。次
に、通常の選択酸化工程により素子分離を行う。続いて
Nウェル領域5,Pウェル領域6,チャネル領域7を形
成した後、ゲート酸化膜8を約15nm成長させる。次
に、NPNバイポーラトランジスタのコレクタ拡散層を
形成すべき領域のみゲート酸化膜を除去し、続いてポリ
シリコン膜15を成長させる。この後、リンをPOCl
3(塩化ホスホリル)雰囲気中で拡散させコレクタ領域
+拡散層12を形成する。
【0004】次に、図4(b)に示すように、ポリシリ
コン膜15を選択除去してゲート電極15−1、コレク
タ電極15−2を形成する。
【0005】次に、図5(a)に示すように、イオン注
入によりPMOSトランジスタ、NMOSトランジスタ
それぞれのソース,ドレイン低濃度拡散層16を形成し
た後、フォトレジスト膜9をマスクとして使用し、NP
Nバイポーラトランジスタのベースとなるべき領域にボ
ロンイオンを例えばエネルギー30keV、ドーズ量約
2.0×1013cm-2の条件で注入しP型ベース領域1
0を形成する。
【0006】次に、図5(b)に示すように、全面に酸
化シリコン膜17を成長し、エッチバック法によりサイ
ドウォールを形成した後、全面に酸化シリコン膜18を
約25nm成長させる。次に、フォトレジスト膜(図示
せず)をマスクとして使用し、NMOSトランジスタの
ソース,ドレインとなるべき部分に砒素イオンを、例え
ばエネルギー70keV、ドーズ量約1.0×1016
-2の条件で注入してソース,ドレインN+拡散層20
を形成する。
【0007】次に、図6(a)に示すように、フォトレ
ジスト膜21をマスクとして使用し、PMOSトランジ
スタのソース,ドレインとなるべき部分およびNPNバ
イポーラトランジスタのベースとなるべき部分に、ボロ
ンイオンを例えばエネルギー70keV、ドーズ量約
5.0×1015cm-2の条件で注入し、ソース,ドレイ
ンP+拡散層22およびベースP+拡散層23を形成す
る。
【0008】次に、図6(b)に示すように、NPNバ
イポーラトランジスタのエミッタとなるべき部分の酸化
シリコン膜8を選択的に除去した後、ポリシリコン膜2
4を形成し、続いて砒素イオンを、例えばエネルギー7
0keV、ドーズ量約1.5×1016cm-2の条件で注
入し、熱処理を行うことによりエミッタN+拡散層14
を形成する。次いで、図6(c)に示すように、エミッ
タ14に接する部分を残してポリシリコン24を除去
し、エミッタ電極24を形成し、その後、層間絶縁膜と
して例えばPSG膜を成長し、MOSトランジスタ及び
バイポーラトランジスタの電極部分を開口してアルミニ
ウムによる配線加工を施すことにより、所望の半導体装
置を得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体装置の製造方法は、コレクタN+埋込層
が、エピタキシャル成長時のオートドーピングや、その
後の酸化、拡散などの熱処理工程を経ることにより、上
方向に拡張するため、バイポーラトランジスタの特性の
制御性が悪く、また、コレクタ−ベース間耐圧が低くな
るといった問題点を有する。
【0010】また、コレクタN+拡散層12とエミッタ
+拡散層14を形成する際、それぞれ別々のポリシリ
コン15,24を使用するため製造工程が複雑になると
いう問題点も有している。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、P型シ
リコン基板にN+埋込層を形成した後にN型エピタキシ
ャル層を成長させ続いてP型ベース領域を形成する工程
と、前記ベース領域上のコレクタ形成予定領域にトレン
チを形成し斜め方向からイオンを注入してコレクタ領域
を形成する工程と、前記ベース領域上方のエミッタ形成
予定領域にトレンチを形成し斜め方向からイオンを注入
してエミッタ領域を形成する工程と、全面にポリシリコ
ン膜を堆積してイオン注入を行った後にエッチングによ
りエミッタ電極とコレクタ電極を同時に形成する工程と
を含むことである。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1〜図2は本発明の第1実施例に係る製
造方法の工程順を示す断面図である。
【0013】まず、図1(a)に示すように、P型シリ
コン基板100にN+埋込層1、P+埋込層2を形成した
後、N型エピタキシャル層3を約1.6μm成長し、続
いてチャネルストッパ用高濃度P+拡散層4を形成す
る。通常の選択酸化工程により素子分離を行う。続いて
Nウェル領域5とPウェル領域6とチャネル領域7とを
形成した後、ゲート酸化膜8を約15nm成長させる。
次に、フォトレジスト膜9をマスクとして使用し、NP
Nバイポーラトランジスタのベースとなるべき領域にボ
ロンイオンを例えばエネルギー150keV、ドーズ量
約4.0×1012cm-2の条件で注入しP型ベース領域
10を形成する。
【0014】次に、図1(b)に示すように、NPNバ
イポーラトランジスタのコレクタ部分のみを開口したフ
ォトレジスト膜11をパターニングし、これをマスクと
して使用してドライエッチングを行うことにより、コレ
クタ領域に例えば深さ0.5μmのトレンチ101を開
口する。続いて、リンイオンを、例えばエネルギー22
0keV、ドーズ量約3.5×1014cm-2、注入角度
を垂直方向に対して18゜で注入してコレクタ領域12
を形成する。
【0015】次に、図1(c)に示すように、NPNバ
イポーラトランジスタのエミッタ部分のみを開口したフ
ォトレジスト膜13をパターニングし、これをマスクと
して使用してドライエッチングを行うことにより、エミ
ッタ領域に例えば深さ0.25μmのトレンチ102開
口する。続いて、リンイオンを、例えばエネルギー22
0keV、ドーズ量約3.5×1014cm-2、注入角度
を垂直方向に対して18゜で注入し、エミッタ領域14
を形成する。
【0016】次に、図2(a)に示すように、リン注入
を行ったポリシリコン膜を選択除去してゲート電極15
−1、コレクタ電極15−2、エミッタ電極15−3を
同時に形成する。
【0017】次に、図2(b)に示すように、イオン注
入によりPMOSトランジスタ、NMOSトランジスタ
それぞれのソース、ドレイン低濃度拡散層16を形成し
た後、全面に酸化シリコン膜17を成長し、エッチバッ
ク法によりサイドウォールを形成する。全面に酸化シリ
コン膜18を約25nm成長させた後、フォトレジスト
膜19をマスクとして使用し、NMOSトランジスタの
ソース,ドレインとなるべき部分に砒素イオンを、例え
ばエネルギー70keV、ドーズ量約1.0×1016
-2の条件で注入し、ソース,ドレインN+拡散層20
を形成する。
【0018】次に、図2(c)に示すように、フォトレ
ジスト膜21をマスクとして使用し、PMOSトランジ
スタのソース,ドレインとなるべき部分およびNPNバ
イポーラトランジスタのベースとなるべき部分にボロン
イオンを、例えばエネルギー70keV、ドーズ量約
5.0×1015cm-2の条件で注入し、ソース,ドレイ
ンP+拡散層22及びベースP+拡散層23を形成する。
【0019】次いで、層間絶縁膜として例えばPSG膜
を成長し、MOSトランジスタ及びバイポーラトランジ
スタの電極部分を開口し、アルミニウムによる配線加工
を施すことにより、所望の半導体装置を得る。
【0020】この構造によるとコレクタN+埋込層1
が、エピタキシャル成長時のオートドーピングや、その
後の酸化、拡散などの熱処理工程によって、上方向に拡
散しても、横型のバイポーラのため、ベースはN型領域
12,14の間隔で決まり、バイポーラトランジスタの
特性には影響を与えない。
【0021】また、本実施例では、コレクタ領域12及
びエミッタ領域14の横方向への広がりを斜めイオン注
入の入射角とエネルギー条件を用いて制御している。図
1(b)において、例えばゲート酸化膜8の厚さを1μ
m、コレクタ部分のトレンチ101の深さを0.5μ
m、トレンチ101の幅を0.5μm、コレクタリン注
入をエネルギー220keV、ドーズ量約3.5×10
14cm-2、注入角度を垂直方向に対し18゜で行えば、
コレクタ領域12の横方向の長さを約0.2μmと設定
することができ、ここで仮に約0.2μmとしておく
と、コレクタとエミッタ間隔を0.5μmとしたとき、
ベース幅は約0.1μmに設定することができる。
【0022】このようにコレクタ領域12およびエミッ
タ領域14の横方向への広がりを斜めイオン注入の入射
角とエネルギー条件を用いて制御でき、ベース幅を縦型
バイポーラと同等の幅に設定できるので、横型バイポー
ラで縦型バイポーラと同等の性能を出すことができる。
しかも、横型バイポーラのためコレクタN+埋込層1の
上方向拡散の影響を受けず、トランジスタ特性の制御性
を向上させることができる。
【0023】また、本実施例の製造方法によれば、ゲー
ト電極15−1を作るのと同時にコレクタ電極15−
2、エミッタ電極15−3を作ることができるので、従
来に対して製造工程を1リソグラフィ工程分削減するこ
とができ、製造期間を短くすることができると共に工程
を簡素化できる。
【0024】次に、本発明の第2実施例であるBiCM
OS集積回路の製造方法について図面を参照して説明す
る。図3(a)〜(c)は本発明の第2実施例を説明す
るため工程順に示す断面図である。
【0025】まず、図3(a)に示すように、P型シリ
コン基板200にN+埋込層1とP+埋込層2とを形成し
た後、N型エピタキシャル層3を約1.6μm成長さ
せ、続いてチャネルストッパー用高濃度P+拡散層4を
形成する。通常の選択酸化工程により素子分離を行う。
続いて、Nウェル領域5、Pウェル領域6、チャネル領
域7を形成した後、ゲート酸化膜8を約15nm成長さ
せる。次に、フォトレジスト膜9をマスクとして使用
し、NPNバイポーラトランジスタのベースとなるべき
領域にボロンイオンを例えばエネルギー150keV、
ドーズ量約4.0×1012cm-2の条件で注入しP型ベ
ース領域10を形成する。
【0026】次に、図3(b)に示すように、NPNバ
イポーラトランジスタのコレクタ部分及びエミッタ部分
のみを開口したフォトレジスト膜11をパターニング
し、マスクとして使用し、ドライエッチングを行うこと
により、コレクタ領域及びエミッタ領域に例えば深さ
0.5μmのトレンチ201,202を開口する。続い
て、リンイオンを、例えば220keV、ドーズ量約
3.5×1014cm-2、注入角度を垂直方向に対して1
8゜で注入し、コレクタ領域12,エミッタ領域14を
同時に形成する。
【0027】次に、図3(c)に示すように、リン拡散
を行ったポリシリコン膜を選択除去して、ゲート電極1
5−1、コレクタ電極15−2、エミッタ電極15−3
を形成する。
【0028】以下の工程は第1実施例と同様に行うこと
により、所望の半導体装置が得られる。
【0029】この製造方法により第1実施例と同様の効
果が得られると共に、コレクタ部分とエミッタ部分を同
じマスクで同時に形成するため、両者の目合わせの精度
を必要とせず、さらに正確にベース幅を制御することが
できる。
【0030】また、コレクタ部分とエミッタ部分のトレ
ンチを同時に開口するため第1実施例からさらに1回分
のリソグラフィ工程を削減でき、従来に対して合計2回
分のリソグラフィ工程を削減することができ、製造期間
を短くすることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
イポーラトランジスタとCMOS素子とを備えた半導体
装置を製造する際、バイポーラトランジスタのベース領
域上にトレンチを開口し、斜めイオン注入を行ってコレ
クタ領域及びエミッタ領域を形成するといった製造方法
により、コレクタN+埋込層の上方向拡散の影響を受け
ず、また、ベース幅の制御も正確にできる。横型バイポ
ーラトランジスタを製造することができる。
【0032】また、エミッタ電極とコレクタ電極を同時
に形成するため、従来に対して製造工程を1リソグラフ
ィ工程分削減することができ、製造期間を短くすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の工程を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の第1実施例の工程を示す断面図であ
る。
【図3】本発明の第2実施例の工程を示す断面図であ
る。
【図4】従来例の工程を示す断面図である。
【図5】従来例の工程を示す断面図である。
【図6】従来例の工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 N+埋込層 2 P+埋込層 3 N型エピタキシャル層 4 チャネルストッパP+拡散層 5 Nウェル領域 6 Pウェル領域 7 チャネル領域 8 ゲート酸化膜 9,11,13 フォトレジスト膜 10 P型ベース領域 12 コレクタN+拡散層 14 エミッタN+拡散層 15−1 ゲートポリシリコン電極 15−2 コレクタポリシリコン電極 15−3 エミッタポリシリコン電極 16 ソース,ドレイン低濃度拡散層 17,18 酸化シリコン膜 19,21 フォトレジスト膜 20 ソース,ドレインN+拡散層 22 ソース,ドレインP+拡散層 23 ベースP+拡散層 15,24 ポリシリコン膜 100,200 P型シリコン基板 101,102,201,202 トレンチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型シリコン基板にN+埋込層を形成し
    た後にN型エピタキシャル層を成長させ続いてP型ベー
    ス領域を形成する工程と、前記ベース領域上のコレクタ
    形成予定領域にトレンチを形成し斜め方向からイオンを
    注入してコレクタ領域を形成する工程と、前記ベース領
    域上方のエミッタ形成予定領域にトレンチを形成し斜め
    方向からイオンを注入してエミッタ領域を形成する工程
    と、全面にポリシリコン膜を堆積してイオン注入を行っ
    た後にエッチングによりエミッタ電極とコレクタ電極を
    同時に形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、コレクタ形成予定領
    域とエミッタ形成予定領域とにトレンチを同時に形成
    し、続いて斜め方向からイオンを注入してコレクタ領域
    とエミッタ領域を同時に形成することを特徴とする請求
    項1に記載の半導体装置の製造方法。
JP4136232A 1992-04-28 1992-04-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH05308078A (ja)

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