JPH0738005A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH0738005A
JPH0738005A JP5200941A JP20094193A JPH0738005A JP H0738005 A JPH0738005 A JP H0738005A JP 5200941 A JP5200941 A JP 5200941A JP 20094193 A JP20094193 A JP 20094193A JP H0738005 A JPH0738005 A JP H0738005A
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JP
Japan
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semiconductor device
mos
electrode
bipolar
base
Prior art date
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JP5200941A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Miwa
浩之 三輪
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 SOIラテラルバイポーラトランジスタのキ
ャリア輸送効率を向上させ、かつ完全空乏型の薄膜SO
I構造のMOS素子と組み合わせて高性能なCMOS装
置を容易に実現可能な半導体装置を提供する。 【構成】 ベース(22,32)に対向する位置にキャ
リアをバイアスするための電極(10,12,37)を
有し、好ましくは、ダブルゲート薄膜SOI構造のMO
S素子と同一基板上に形成されたバイポーラトランジス
タ。
(57) [Abstract] [Objective] A thin film SO of a fully depleted type which improves carrier transport efficiency of an SOI lateral bipolar transistor.
Provided is a semiconductor device which can easily realize a high-performance CMOS device in combination with an I-structure MOS element. [Structure] An electrode (10, 12, 37) for biasing carriers is provided at a position facing a base (22, 32), and preferably a double gate thin film SOI structure MO.
A bipolar transistor formed on the same substrate as the S element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、特にBiCMOS構造に適した高性能な
SOIラテラルバイポーラトランジスタおよびその製造
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a high performance SOI lateral bipolar transistor suitable for a BiCMOS structure and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの更なる大規模化、高性能
化が要求され、その中でCMOSの高集積、低消費電力
性と、バイポーラトランジスタの高速性を兼ね備えたB
iCMOS構造のLSIが注目されている。このBiC
MOS構造は、同一基板上にバイポーラ素子とMOS素
子とを同時形成により混載させ両素子の機能を併せ持た
せたものである。
2. Description of the Related Art In recent years, further large scale and high performance of LSIs have been demanded. Among them, B which has high integration of CMOS, low power consumption and high speed of bipolar transistor.
An LSI having an iCMOS structure is receiving attention. This BiC
In the MOS structure, a bipolar element and a MOS element are simultaneously formed on the same substrate by being mixedly mounted, and the functions of both elements are combined.

【0003】一方、ゲート長がサブハーフミクロンレベ
ルまで微細化されたMOS構造のFETにおいては、短
チャネル効果によるサブスレッショルド特性の劣化が問
題となり、この問題解決のための有効な手段として、完
全空乏型のダブルゲート薄膜SOI構造が注目されてい
る。
On the other hand, in a MOS structure FET whose gate length is miniaturized to a sub-half micron level, deterioration of subthreshold characteristics due to a short channel effect becomes a problem, and complete depletion is an effective means for solving this problem. Type double-gate thin film SOI structures have been receiving attention.

【0004】従って、サブハーフミクロンクラスのBi
CMOS構造のLSIにおいて、MOS構造のFET素
子は完全空乏型の薄膜SOI構造が主流になると考えら
れ、このようなMOS素子との組み合わせに適合するバ
イポーラ素子として、SOIラテラルバイポーラドラン
ジスタが重要となる。このSOIラテラルバイポーラト
ランジスタは、エミッタ、ベースおよびコレクタをシリ
コン拡散基板の一方の面側にゲート酸化膜と対向して並
列形成した構造である。このようなSOIラテラルバイ
ポーラトランジスタと前記完全空乏型ダブルゲート構造
の薄膜SOIによるMOS素子との組み合わせによるB
iCMOS構造により高性能なLSIの実現が考えられ
る。
Therefore, Bi of sub-half micron class
It is considered that in a CMOS structure LSI, a MOS structure FET element is mainly composed of a fully depleted thin film SOI structure, and an SOI lateral bipolar transistor is important as a bipolar element suitable for combination with such a MOS element. . This SOI lateral bipolar transistor has a structure in which an emitter, a base and a collector are formed in parallel on one surface side of a silicon diffusion substrate so as to face a gate oxide film. A combination of such an SOI lateral bipolar transistor and a MOS device made of the thin film SOI having the double-gate structure having the complete depletion type is used.
It is possible to realize a high-performance LSI with the iCMOS structure.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
SOIラテラルバイポーラトランジスタにおいては、キ
ャリアの輸送効率が小さいという問題があった。この原
因は、エミッタからベース側に注入されたキャリアが、
ベースからコレクタに達する前に、再結合中心の多いS
i−SiO2の界面で再結合し消滅する確率が高いため
である。
However, the conventional SOI lateral bipolar transistor has a problem that the carrier transport efficiency is low. The cause is that carriers injected from the emitter to the base side are
Before reaching the collector from the base, S with many recombination centers
This is because the probability of recombination and disappearance at the interface of i-SiO 2 is high.

【0006】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたものであって、SOIラテラルバイポーラトランジ
スタのキャリア輸送効率を向上させ、かつ完全空乏型の
薄膜SOI構造のMOS素子と組み合わせて高性能なC
MOS装置を容易に実現可能な半導体装置およびその製
造方法の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and improves the carrier transport efficiency of an SOI lateral bipolar transistor, and has a high performance in combination with a MOS device having a thin film SOI structure of a full depletion type. C
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of easily realizing a MOS device and a manufacturing method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置を構成するバイポーラ素子
は、ベースに対向する位置にキャリアをバイアスするた
めの電極を有することを特徴としている。
To achieve the above object, a bipolar element constituting a semiconductor device according to the present invention is characterized by having an electrode for biasing carriers at a position facing a base.

【0008】また、本発明に係る半導体装置は、ベース
に対向する位置にキャリアをバイアスするための電極を
有するバイポーラ素子と、ダブルゲート薄膜SOI構造
のMOS素子とを同一基板上に形成したことを特徴とす
る。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, a bipolar element having an electrode for biasing carriers at a position facing a base and a MOS element having a double gate thin film SOI structure are formed on the same substrate. Characterize.

【0009】好ましい実施例においては、前記バイポー
ラ素子はSOIラテラルバイポーラトランジスタからな
ることを特徴とする。
In a preferred embodiment, the bipolar element is an SOI lateral bipolar transistor.

【0010】また本発明では、同一基板上にバイポーラ
素子とダブルゲート薄膜SOI構造のMOS素子とを混
載する半導体装置の製造方法において、前記MOS素子
のバックゲート電極形成工程と同時にこれと平行して前
記バイポーラ素子のベースと対向する位置にキャリアバ
イアス用の電極を形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法を提供する。
According to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar element and a MOS element having a double-gate thin film SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, at the same time as the step of forming the back gate electrode of the MOS element, parallel to this step. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that an electrode for carrier bias is formed at a position facing the base of the bipolar element.

【0011】さらに本発明では、同一基板上にバイポー
ラ素子とダブルゲート薄膜SOI構造のMOS素子とを
混載する半導体装置の製造方法において、前記MOS素
子のバックゲート電極形成工程と同時にこれと平行して
前記バイポーラ素子のベースに対向する位置にキャリア
バイアス用の電極を形成し、同一の電気伝導膜により、
バイポーラ素子のエミッタと、コレクタコンタクトと、
MOS素子のゲート電極とを形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法を提供する。
Further, according to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar element and a MOS element having a double-gate thin film SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, the step of forming the back gate electrode of the MOS element is performed in parallel with the step. An electrode for carrier bias is formed at a position facing the base of the bipolar element, and the same electric conductive film is used.
A bipolar element emitter, a collector contact,
Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a gate electrode of a MOS element.

【0012】さらに本発明では、同一基板上にバイポー
ラ素子とダブルゲート薄膜SOI構造のMOS素子とを
混載する半導体装置の製造方法において、前記MOS素
子のバックゲート電極形成工程と同時にこれと平行して
前記バイポーラ素子のベースに対向する位置にキャリア
バイアス用の電極を形成し、同一の電気伝導膜からの拡
散により、バイポーラ素子のベースとMOS素子のソー
スおよびドレインとを形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法を提供する。
Further, according to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar element and a MOS element having a double gate thin film SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, the step of forming the back gate electrode of the MOS element is performed at the same time as the step of forming the back gate electrode. An electrode for carrier bias is formed at a position facing the base of the bipolar element, and the base of the bipolar element and the source and drain of the MOS element are formed by diffusion from the same electrically conductive film. A method for manufacturing a device is provided.

【0013】さらに本発明では、同一基板上にバイポー
ラ素子とダブルゲート薄膜SOI構造のMOS素子とを
混載する半導体装置の製造方法において、前記MOS素
子のバックゲート電極形成工程と同時に平行して前記バ
イポーラ素子のベースに対向する位置にキャリアバイア
ス用の電極を形成し、同一の電気伝導膜により、バイポ
ーラ素子のエミッタと、コレクタコンタクトと、MOS
素子のゲート電極とを形成するとともに、同一の電気伝
導膜からの拡散により、バイポーラ素子のベースとMO
S素子のソースおよびドレインとを形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法を提供する。
Further, in the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar element and a MOS element having a double gate thin film SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, the bipolar element is formed in parallel with the step of forming the back gate electrode of the MOS element. An electrode for carrier bias is formed at a position facing the base of the device, and the same electrically conductive film is used to form the emitter, collector contact, and MOS of the bipolar device.
The gate electrode of the device is formed, and the base and the MO of the bipolar device are formed by diffusion from the same electrically conductive film.
Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a source and a drain of an S element.

【0014】好ましい実施例においては、シリコン基板
上に前記MOS素子のバックゲート電極および前記バイ
ポーラ素子のキャリアバイアス用の電極を形成した後
に、前記電極形成面側に装置全体を支持するための基板
を張り合せる工程と、前記シリコン基板を研磨する工程
とを含んでいる。
In a preferred embodiment, after forming a back gate electrode of the MOS element and an electrode for carrier bias of the bipolar element on a silicon substrate, a substrate for supporting the entire device is provided on the electrode forming surface side. It includes a step of laminating and a step of polishing the silicon substrate.

【0015】[0015]

【作用】SOIラテラルバイポーラトランジスタのベー
ス領域のSiO2バックゲート酸化膜側に電極を設け、
バイアスを加えることにより、エミッタからベースに注
入されたキャリアをベース中央に押し戻す。これによ
り、Si−SiO2界面での再結合を防止しキャリアの
輸送効率を向上させる。
Function: An electrode is provided on the SiO 2 back gate oxide film side of the base region of the SOI lateral bipolar transistor,
By applying a bias, carriers injected from the emitter to the base are pushed back to the center of the base. This prevents recombination in the Si-SiO 2 interface to improve the transport efficiency of the carrier.

【0016】さらに、前記キャリアバイアス用の電極
を、完全空乏型薄膜SOIダブルゲート構造のMOSF
ET素子のバックゲート電極と同時にこれと平行して形
成することにより、効率よく容易に高性能なBiCMO
S構造の半導体装置の実現が達成される。
Further, the carrier bias electrode is a MOSF of a fully depleted thin film SOI double gate structure.
By forming the back gate electrode of the ET element at the same time as and in parallel with it, it is possible to efficiently and easily perform high performance BiCMO.
Realization of an S-structure semiconductor device is achieved.

【0017】[0017]

【実施例】図1から図5までに、本発明の実施例に係る
BiCMOS構造の半導体装置の断面を製造工程の順番
に示す。なお各図は図面の都合上、それぞれ特徴部分を
わかりやすく図示するため各層の厚さや大きさが幾分異
なっているが、図1から図5までは同一材料による一連
の製造工程を示すものである。
1 to 5 show cross sections of a semiconductor device having a BiCMOS structure according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps. It should be noted that the thickness and size of each layer are slightly different in order to facilitate the understanding of the characteristic portions in the drawings for the sake of convenience of the drawings, but FIGS. 1 to 5 show a series of manufacturing steps using the same material. is there.

【0018】まず図1において、例えば(100)型格
子のN型シリコン(Si)基板1をLOCOS酸化し
て、基板1表面に局部的にLOCOS SiO2膜2を
形成する。このLOCOS SiO2膜2は、後述のウ
エハ研磨工程において、ストッパとしての機能を果た
す。この実施例においては、このLOCOS SiO2
膜2の膜厚の約1/2がSOI型MOS FETの薄膜
シリコン層の膜厚となり、例えば、LOCOS SiO
2膜2の膜厚を200nmに形成することにより、約1
00nmの膜厚の薄膜シリコン層を得ることができる。
First, in FIG. 1, an N-type silicon (Si) substrate 1 of, for example, a (100) type lattice is LOCOS-oxidized to locally form a LOCOS SiO 2 film 2 on the surface of the substrate 1. The LOCOS SiO 2 film 2 functions as a stopper in the wafer polishing process described later. In this example, the LOCOS SiO 2
About 1/2 of the film thickness of the film 2 is the film thickness of the thin film silicon layer of the SOI type MOS FET, and for example, LOCOS SiO
2 By forming the film 2 to a film thickness of 200 nm, approximately 1
A thin film silicon layer having a thickness of 00 nm can be obtained.

【0019】次にバックゲート用のSiO2ゲート酸化
膜3を形成後、その上にCVDによりポリシリコン層4
を形成する。その後、CVDによりSiO2膜5を全面
に形成し、レジストのコーティングおよびエッチバック
処理により表面を平坦化する。平坦化後のSiO2膜5
の膜厚は、100〜200nm程度とする。
Next, after forming a SiO 2 gate oxide film 3 for the back gate, a polysilicon layer 4 is formed thereon by CVD.
To form. After that, a SiO 2 film 5 is formed on the entire surface by CVD, and the surface is flattened by resist coating and etchback treatment. SiO 2 film 5 after flattening
The film thickness is about 100 to 200 nm.

【0020】次に、バイポーラトランジスタのベース直
下となる領域6およびMOS FETのチャネル形成領
域直下となる領域7を開口し、これらの領域6,7のS
iO2を除去する。続いて、SiO2をCVDにより形成
しこれをRIE(反応性イオンエッチング)により処理
して、前記開口領域6,7内にサイドウォール8,9を
形成する。これらのサイドウォール8,9 は、ウエハ
の貼り合わせ時に位置ずれが発生してもバイポーラトラ
ンジスタのベースやMOSのチャネル領域とバックゲー
ト電極との位置ずれが起こらないように開口領域6,7
の開口位置精度に余裕をもたせるためのものである。
Next, the region 6 immediately below the base of the bipolar transistor and the region 7 immediately below the channel forming region of the MOS FET are opened, and S of these regions 6 and 7 is opened.
Remove iO 2 . Subsequently, SiO 2 is formed by CVD, and this is processed by RIE (reactive ion etching) to form sidewalls 8 and 9 in the opening regions 6 and 7. These sidewalls 8 and 9 are formed in the opening regions 6 and 7 so that the back gate electrode is not displaced from the base region of the bipolar transistor or the MOS channel region even if the displacement occurs during wafer bonding.
This is to give a margin to the accuracy of the opening position of.

【0021】次に図2に示すように、前記開口部内にポ
リシリコン層10,11を埋込む。このポリシリコン層
10,11の埋込みは、まずCVDによりポリシリコン
を全面形成し、これをレジストコーティングおよびエッ
チバック処理により開口部内にポリシリコン層10,1
1を残す。あるいはこの時、選択CVD技術を用いても
よい。これらのポリシリコン層10,11は、バイポー
ラトランジスタおよびMOS FETのバックゲート電
極として機能する。またこれらの埋込まれたポリシリコ
ン層10,11の膜厚は50〜100nm程度とする。
なお、これらのポリシリコン層10,11には必要に応
じて仕事関数等を考慮して、イオン注入およびアニール
処理により必要な導電型を形成するように不純物を導入
する。
Next, as shown in FIG. 2, polysilicon layers 10 and 11 are buried in the openings. To fill the polysilicon layers 10 and 11, first, polysilicon is entirely formed by CVD, and then the polysilicon layers 10 and 1 are formed in the openings by resist coating and etching back.
Leave 1 Alternatively, at this time, the selective CVD technique may be used. These polysilicon layers 10 and 11 function as back gate electrodes of bipolar transistors and MOS FETs. The thickness of these buried polysilicon layers 10 and 11 is about 50 to 100 nm.
Impurities are introduced into these polysilicon layers 10 and 11 so as to form a necessary conductivity type by ion implantation and annealing treatment in consideration of a work function and the like as necessary.

【0022】次に各バックゲート電極の抵抗を下げるた
め、タングステン(W)の選択CVD技術により、開口
部内の各ポリシリコン層10,11上にタングステン層
12,13を埋込む。続いてCVDにより全面にSiO
2膜14を形成する。
Next, in order to reduce the resistance of each back gate electrode, the tungsten layers 12 and 13 are buried on the polysilicon layers 10 and 11 in the opening by the selective CVD technique of tungsten (W). Then, CVD is used to form SiO
2 The film 14 is formed.

【0023】続いてウエハの貼り合わせおよび研磨工程
を行う。まず図2のSiO2膜14上にデバイス全体を
支持するためのウエハ(シリコン基板)を貼り付け、そ
の後図2の下側のシリコン基板1を研磨する。このシリ
コン基板1を研磨するウエハ研磨工程において、研磨深
さがLOCOS SiO2膜2に達したら研磨を停止す
る。これにより、LOCOS SiO2膜2のほぼ半分
の厚さのシリコンが各LOCOS SiO2膜間の領域
に研磨されずに残る。図3は、研磨後の状態を上下反転
して描いた図である(図4および図5も同様である)。
図3において、バイポーラトランジスタ形成領域および
MOS FET形成領域のゲート酸化膜3上にシリコン
基板1(図2)の研磨後に残されたシリコン層(シリコ
ン基板)30が形成される。15は、張り合わされた支
持用のウエハ(シリコン基板)である。
Subsequently, wafer bonding and polishing steps are performed. First, a wafer (silicon substrate) for supporting the entire device is attached on the SiO 2 film 14 in FIG. 2, and then the lower silicon substrate 1 in FIG. 2 is polished. In the wafer polishing process for polishing the silicon substrate 1, when the polishing depth reaches the LOCOS SiO 2 film 2, the polishing is stopped. As a result, approximately half the thickness of the LOCOS SiO 2 film 2 of silicon remains in the region between the LOCOS SiO 2 films without being polished. FIG. 3 is a diagram in which the state after polishing is drawn upside down (the same applies to FIGS. 4 and 5).
In FIG. 3, a silicon layer (silicon substrate) 30 left after polishing the silicon substrate 1 (FIG. 2) is formed on the gate oxide film 3 in the bipolar transistor formation region and the MOS FET formation region. Reference numeral 15 is a bonded support wafer (silicon substrate).

【0024】次に、図4に示すように、バイポーラトラ
ンジスタのベース形成領域およびMOS素子の形成領域
の各々のシリコン層30上にSiO2からなるゲート酸
化膜16およびポリシリコン層17を形成する。各ゲー
ト酸化膜16およびポリシリコン層17を形成するに
は、まず全面にSiO2酸化膜を形成しその後、このS
iO2酸化膜上にCVDによりポリシリコンを形成す
る。次に、バイポーラトランジスタのベース形成領域お
よびMOS素子の形成領域をレジストでカバーし、この
レジストをマスクとして、SiO2酸化膜およびポリシ
リコンの積層体をRIEによりエッチング処理しレジス
ト以外の部分を除去してバイポーラトランジスタ形成部
分およびMOS形成部分の各々にSiO2のゲート酸化
膜16およびポリシリコン層17を形成する。その後レ
ジストを除去する。
Next, as shown in FIG. 4, a gate oxide film 16 and a polysilicon layer 17 made of SiO 2 are formed on the silicon layer 30 in each of the base forming region of the bipolar transistor and the MOS element forming region. In order to form each gate oxide film 16 and the polysilicon layer 17, first a SiO 2 oxide film is formed on the entire surface, and then this S
Polysilicon is formed on the iO 2 oxide film by CVD. Next, the base formation region of the bipolar transistor and the formation region of the MOS element are covered with a resist, and using this resist as a mask, the laminated body of the SiO 2 oxide film and the polysilicon is etched by RIE to remove the portions other than the resist. As a result, a gate oxide film 16 of SiO 2 and a polysilicon layer 17 are formed in each of the bipolar transistor forming portion and the MOS forming portion. After that, the resist is removed.

【0025】次に全面にポリシリコン層18をCVDに
より形成する。このポリシリコン層18は後の工程での
エッチング後に前記ポリシリコン層17とともにバイポ
ーラトランジスタのエミッタおよびコレクタの取り出し
電極およびMOSのゲート電極として用いられる。な
お、このポリシリコン層17,18には、必要に応じて
仕事関数等を考慮してイオン注入およびアニール処理を
施し必要な導電型となるように不純物を導入する。その
後、CVDによりSiO2膜19を全面に形成する。
Next, a polysilicon layer 18 is formed on the entire surface by CVD. This polysilicon layer 18 will be used together with the polysilicon layer 17 as an extraction electrode of the emitter and collector of the bipolar transistor and a gate electrode of the MOS after etching in a later step. If necessary, the polysilicon layers 17 and 18 are ion-implanted and annealed in consideration of the work function and the like, and impurities are introduced so as to have a required conductivity type. After that, the SiO 2 film 19 is formed on the entire surface by CVD.

【0026】次に、図5に示すように、バイポーラトラ
ンジスタ形成部およびMOS形成部をレジストでカバー
しこれをマスクとしてポリシリコン層18およびSiO
2膜19をRIEによりエッチング処理する。
Next, as shown in FIG. 5, the bipolar transistor forming portion and the MOS forming portion are covered with a resist, and the polysilicon layer 18 and the SiO 2 layer are covered with this as a mask.
2 The film 19 is etched by RIE.

【0027】次に、バイポーラトランジスタのベース部
分のSiO2膜19、ポリシリコン層18,17および
ゲート酸化膜16をRIEにより開口する。続いて、S
iO2をCVDにより形成しこれをRIEによりエッチ
ング処理して開口内に、図5に示すように、エミッタ/
ベース分離用サイドウォール20およびベース/コレク
タ分離用サイドウォール21を形成する。なお、この場
合、MOS FET側をLDD(Lightly Do
ped Drain)構造とする場合には、これらのサ
イドウォール20,21を形成する前に、LDD用のイ
オン注入を行っておく。この場合、各分離用サイドウォ
ール20,21は同時にLDD用のサイドウォールとし
ても機能する。
Next, the SiO 2 film 19, the polysilicon layers 18 and 17 and the gate oxide film 16 in the base portion of the bipolar transistor are opened by RIE. Then S
io 2 is formed by CVD, and this is etched by RIE to form an emitter / emitter in the opening as shown in FIG.
A base separation sidewall 20 and a base / collector separation sidewall 21 are formed. In this case, the MOS FET side is LDD (Lightly Do).
In the case of a ped drain structure, ion implantation for LDD is performed before forming the sidewalls 20 and 21. In this case, the separating sidewalls 20 and 21 also simultaneously function as LDD sidewalls.

【0028】次に、CVDによりポリシリコン層を形成
する。このポリシリコン層は後の工程で不要部分を除去
され、バイポーラトランジスタ形成部およびMOS形成
部にポリシリコン電極層22を形成する。これらのポリ
シリコン電極層22はそれぞれバイポーラトランジスタ
のベース電極およびMOSのソース電極およびドレイン
電極として機能する。
Next, a polysilicon layer is formed by CVD. An unnecessary portion of this polysilicon layer is removed in a later step, and a polysilicon electrode layer 22 is formed in the bipolar transistor forming portion and the MOS forming portion. These polysilicon electrode layers 22 function as the base electrode of the bipolar transistor and the source and drain electrodes of the MOS, respectively.

【0029】続いてさらにイオン注入およびアニール処
理により、前記ポリシリコン層より不純物を導入し、そ
の後の熱処理によりバイポーラトランジスタのエミッ
タ、ベースおよびコレクタおよびMOSのソースおよび
ドレインを形成する。その後不要部分のポリシリコン層
を除去する。
Subsequently, impurities are introduced from the polysilicon layer by ion implantation and annealing, and the subsequent heat treatment forms the emitter, base and collector of the bipolar transistor and the source and drain of the MOS. After that, the unnecessary portion of the polysilicon layer is removed.

【0030】次に、CVDによりSiO2膜(図示しな
い)を全面に形成後、必要部分にコンタクトを開口し、
適当な金属材料を用いてバイポーラトランジスタのエミ
ッタ電極31、ベース電極32およびコレクタ電極3
3、およびMOSのソース電極34、ゲート電極35お
よびドレイン電極36を形成する。
Next, a SiO 2 film (not shown) is formed on the entire surface by CVD, and then a contact is opened in a necessary portion,
The emitter electrode 31, the base electrode 32, and the collector electrode 3 of the bipolar transistor are formed by using an appropriate metal material.
3, and the source electrode 34, the gate electrode 35, and the drain electrode 36 of MOS are formed.

【0031】バイポーラトランジスタおよびMOSのバ
ックゲート電極となるタングステン層12,13は図面
に垂直方向の基板側面部より取り出されバックゲート電
極に接続される。このようなバックゲート電極取り出し
工程はタングステン層の形成直後に行ってもよいしある
いは他の適当な工程の間に行ってもよい。
The tungsten layers 12 and 13 which will be the back gate electrodes of the bipolar transistor and the MOS are taken out from the side surface of the substrate in the direction vertical to the drawing and connected to the back gate electrode. Such a back gate electrode extracting step may be performed immediately after forming the tungsten layer, or may be performed during another appropriate step.

【0032】以上のようにして、バックゲートを有する
ダブルゲート構造のMOS FET素子と本発明の特徴
であるバックゲートを有するバイポーラトランジスタ素
子が同一基板上に同時に平行して形成される。
As described above, the double-gate structure MOS FET element having the back gate and the bipolar transistor element having the back gate, which is a feature of the present invention, are simultaneously formed in parallel on the same substrate.

【0033】上記構成のバイポーラトランジスタを動作
させる場合、バックゲート電極37よりバイアス電圧を
印加することにより、エミッタからベース側に注入され
たキャリアをベース中央側に押し戻し、これによりシリ
コン30およびSiO2のゲート酸化膜3との界面にお
ける再結合が防止される。
When the bipolar transistor having the above structure is operated, by applying a bias voltage from the back gate electrode 37, the carriers injected from the emitter to the base side are pushed back to the center side of the base, whereby the silicon 30 and the SiO 2 are removed. Recombination at the interface with the gate oxide film 3 is prevented.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、エミッタ、ベースおよびコレクタをシリコン基板の
一方の面側に横に並列配置したSOI(Silicon
onInsulator)型のラテラルバイポーラト
ランジスタにおいて、ベース直下(ベースに対向する位
置)に、バックゲート電極を設けているため、この電極
よりバイアス電圧を印加することにより、トランジスタ
の動作時に、エミッタからベース側に注入されたキャリ
アをベース中央側に押し戻し、これによりシリコン基板
およびSiO2のバックゲート側酸化膜との界面におけ
る再結合が防止され、キャリアの輸送効率が向上し高性
能なバイポーラトランジスタ機能が達成される。
As described above, in the present invention, the SOI (Silicon) in which the emitter, the base and the collector are laterally arranged in parallel on one surface side of the silicon substrate.
In an on-insulator lateral bipolar transistor, a back gate electrode is provided immediately below the base (at a position facing the base). Therefore, when a bias voltage is applied from this electrode, the back gate electrode is applied from the emitter to the base side during operation. The injected carriers are pushed back toward the center of the base, which prevents recombination at the interface between the silicon substrate and the oxide film on the back gate side of SiO 2 , and improves carrier transport efficiency to achieve a high-performance bipolar transistor function. It

【0035】また、このようなラテラルバイポーラトラ
ンジスタのバックゲート電極を、完全空乏型薄膜SOI
構造のダブルゲート型MOS FETのバックゲート電
極と同時に同一基板上に並列して形成することにより、
BiCMOS構造のLSIへの適用が容易となり、工程
数を増加させることなく高性能で高精度なBiCMOS
デバイスの達成が図られる。
Further, the back gate electrode of such a lateral bipolar transistor is formed into a fully depleted thin film SOI.
By forming in parallel with the back gate electrode of the double gate type MOS FET of the structure on the same substrate,
BiCMOS structure can be easily applied to LSI, and high performance and high accuracy BiCMOS without increasing the number of processes
The achievement of the device is achieved.

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

【図1】 本発明の実施例に係るBiCMOS構造の半
導体装置の製造工程の1段階における断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view in one stage of a manufacturing process of a semiconductor device having a BiCMOS structure according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例に係るBiCMOS構造の半
導体装置の製造工程の次の段階における断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view in the next stage of the manufacturing process of the BiCMOS structure semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施例に係るBiCMOS構造の半
導体装置の製造工程のさらに次の段階における断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view in a further next step in the manufacturing process of the BiCMOS structure semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施例に係るBiCMOS構造の半
導体装置の製造工程のさらに次の段階における断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view in a further next stage of the manufacturing process of the BiCMOS structure semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施例に係るBiCMOS構造の半
導体装置の製造工程のさらに次の段階における断面図で
ある。
FIG. 5 is a cross-sectional view in a further next stage of the manufacturing process of the BiCMOS structure semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,15,30・・・シリコン基板 2・・・LOCOS酸化膜 3・・・ゲート酸化膜 4・・・ポリシリコン層 5・・・SiO2膜 10・・・バイポーラトランジスタのバックゲート電極
用ポリシリコン層 11・・・MOSのバックゲート電極用ポリシリコン層 12・・・バイポーラトランジスタのバックゲート電極
用タングステン層 13・・・MOSのバックゲート電極用タングステン層 14,16,19・・・SiO2膜 17,18,22・・・ポリシリコン層 31〜33・・・バイポーラトランジスタのエミッタ、
ベース、コレクタ電極 34〜36・・・MOSのソース、ゲート、ドレイン電
極 37・・・バイポーラトランジスタのバックゲート電極 38・・・MOSのバックゲート電極
1, 15 and 30 ... Silicon substrate 2 ... LOCOS oxide film 3 ... Gate oxide film 4 ... Polysilicon layer 5 ... SiO 2 film 10 ... Poly for back gate electrode of bipolar transistor Silicon layer 11 ... Polysilicon layer for back gate electrode of MOS 12 ... Tungsten layer for back gate electrode of bipolar transistor 13 ... Tungsten layer for back gate electrode of MOS 14, 16, 19 ... SiO 2 Films 17, 18, 22 ... Polysilicon layers 31-33 ... Emitters of bipolar transistors,
Base, collector electrodes 34 to 36 ... MOS source, gate, drain electrodes 37 ... Bipolar transistor back gate electrode 38 ... MOS back gate electrode

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/73

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ベースに対向する位置にキャリアをバイ
アスするための電極を有するバイポーラ素子からなるこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a bipolar element having an electrode for biasing carriers at a position facing a base.
【請求項2】 ベースに対向する位置にキャリアをバイ
アスするための電極を有するバイポーラ素子と、ダブル
ゲート薄膜SOI構造のMOS素子とを同一基板上に形
成したことを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor device in which a bipolar element having an electrode for biasing carriers at a position facing a base and a MOS element having a double gate thin film SOI structure are formed on the same substrate.
【請求項3】 前記バイポーラ素子はSOIラテラルバ
イポーラトランジスタからなることを特徴とする請求項
1または2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the bipolar element is an SOI lateral bipolar transistor.
【請求項4】 同一基板上にバイポーラ素子とダブルゲ
ート薄膜SOI構造のMOS素子とを混載する半導体装
置の製造方法において、前記MOS素子のバックゲート
電極形成工程と同時にこれと平行して前記バイポーラ素
子のベースと対向する位置にキャリアバイアス用の電極
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar element and a MOS element having a double-gate thin film SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, wherein the bipolar element is formed in parallel with the step of forming the back gate electrode of the MOS element. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that an electrode for carrier bias is formed at a position facing the base of (1).
【請求項5】 同一基板上にバイポーラ素子とダブルゲ
ート薄膜SOI構造のMOS素子とを混載する半導体装
置の製造方法において、前記MOS素子のバックゲート
電極形成工程と同時にこれと平行して前記バイポーラ素
子のベースに対向する位置にキャリアバイアス用の電極
を形成し、同一の電気伝導膜により、バイポーラ素子の
エミッタと、コレクタコンタクトと、MOS素子のゲー
ト電極とを形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar element and a MOS element having a double-gate thin film SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, wherein the bipolar element is formed in parallel with the step of forming the back gate electrode of the MOS element. In the semiconductor device, an electrode for carrier bias is formed at a position facing the base of the semiconductor device, and an emitter, a collector contact, and a gate electrode of a MOS device are formed by the same electrically conductive film. Production method.
【請求項6】 同一基板上にバイポーラ素子とダブルゲ
ート薄膜SOI構造のMOS素子とを混載する半導体装
置の製造方法において、前記MOS素子のバックゲート
電極形成工程と同時にこれと平行して前記バイポーラ素
子のベースに対向する位置にキャリアバイアス用の電極
を形成し、同一の電気伝導膜からの拡散により、バイポ
ーラ素子のベースとMOS素子のソースおよびドレイン
とを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar element and a MOS element having a double-gate thin film SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, wherein the bipolar element is formed in parallel with the step of forming the back gate electrode of the MOS element. An electrode for carrier bias is formed at a position opposite to the base of the semiconductor device, and the base of the bipolar device and the source and drain of the MOS device are formed by diffusion from the same electrically conductive film. Method.
【請求項7】 同一基板上にバイポーラ素子とダブルゲ
ート薄膜SOI構造のMOS素子とを混載する半導体装
置の製造方法において、前記MOS素子のバックゲート
電極形成工程と同時にこれと平行して前記バイポーラ素
子のベースに対向する位置にキャリアバイアス用の電極
を形成し、同一の電気伝導膜により、バイポーラ素子の
エミッタと、コレクタコンタクトと、MOS素子のゲー
ト電極とを形成するとともに、同一の電気伝導膜からの
拡散により、バイポーラ素子のベースとMOS素子のソ
ースおよびドレインとを形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
7. A method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar element and a MOS element having a double-gate thin film SOI structure are mixedly mounted on the same substrate, wherein the bipolar element is formed in parallel with the back gate electrode forming step of the MOS element. An electrode for carrier bias is formed at a position opposite to the base of, and the same electric conductive film forms the emitter and collector contact of the bipolar element and the gate electrode of the MOS element, and from the same electric conductive film. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the base of a bipolar element and the source and drain of a MOS element are formed by diffusion of the element.
【請求項8】 シリコン基板上に前記MOS素子のバッ
クゲート電極および前記バイポーラ素子のキャリアバイ
アス用の電極を形成した後に、前記電極形成面側に装置
全体を支持するための基板を張り合せる工程と、前記シ
リコン基板を研磨する工程とを含むことを特徴とする請
求項4,5または6に記載の半導体装置の製造方法。
8. A step of forming a back gate electrode of the MOS element and an electrode for carrier bias of the bipolar element on a silicon substrate, and then laminating a substrate for supporting the entire device on the electrode formation surface side. 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, 5 or 6, further comprising: polishing the silicon substrate.
【請求項9】 前記電気伝導膜は、ポリシリコン層また
はポリシリコン層を含む積層膜からなることを特徴とす
る請求項5から8までのいずれかに記載の半導体装置の
製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the electrically conductive film is formed of a polysilicon layer or a laminated film including a polysilicon layer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100340880B1 (en) * 2000-06-30 2002-06-20 박종섭 Semiconductor memory device
WO2003103041A3 (en) * 2002-06-04 2004-02-12 Philips Intellectual Property Semiconductor device and method of manufacturing same
US7763518B2 (en) 2004-02-25 2010-07-27 International Business Machines Corporation Ultra-thin SOI vertical bipolar transistors with an inversion collector on thin-buried oxide (BOX) for low substrate-bias operation and methods thereof

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