JPH077096A - Completely enclosed self-aligned separation process - Google Patents
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Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 半導体ウェーハ上にバイポーラトランジスタ
を製造するための方法が提供される。この方法は、真性
ベース領域(18)が分離酸化膜(31)と交差する個所にある
拡散補償領域(23)内へとp形ドーパントを注入する工程
を含む。この注入工程は、分離酸化膜(31)の形成前に行
われる。拡散補償領域(23)は、エミッタコンタクト(27
a)の下側に位置する。拡散によるエミッタ(27b)がその
後、ドーパントをエミッタコンタクト(27a)から下側の
アクティブ領域内へと拡散することによって形成され
る。
【効果】 拡散補償領域においてドーパントを選択的に
取り込むことによって、フィールド酸化に際して真性ベ
ースの偏析を補償すると共に、フィールド酸化膜におけ
る酸化物の電荷をも補償する。これによりエミッタ−分
離酸化膜のエッジで所望のベース状態を維持し、ICEO
を低減できる。
(57) Summary A method is provided for fabricating a bipolar transistor on a semiconductor wafer. The method includes implanting a p-type dopant into the diffusion compensation region (23) where the intrinsic base region (18) intersects the isolation oxide film (31). This implantation step is performed before the formation of the isolation oxide film (31). The diffusion compensation region (23) is connected to the emitter contact (27
Located under a). A diffused emitter (27b) is then formed by diffusing the dopant from the emitter contact (27a) into the lower active region. [Effect] By selectively incorporating the dopant in the diffusion compensation region, the segregation of the intrinsic base is compensated during the field oxidation, and the charge of the oxide in the field oxide film is also compensated. As a result, the desired base state is maintained at the edge of the emitter-isolation oxide film, and I CEO
Can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイス及びその
製造の分野に関する。より詳しくは、本発明は1つの実
施例において、基板上のバイポーラデバイス及びその製
造プロセスを提供する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to the field of semiconductor devices and their manufacture. More particularly, the present invention, in one embodiment, provides a bipolar device on a substrate and a manufacturing process thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】バイポーラ半導体デバイス及びその製造
方法は周知である。このようなデバイスは例えば、本出
願人に譲渡された米国特許第4,609,568号(Kohら)及び
米国特許第4,764,480号(Vora)に記載されており、こ
れらの特許の内容はここで番号を参照することにより本
明細書中に取り入れるものとする。2. Description of the Related Art Bipolar semiconductor devices and methods of making the same are well known. Such devices are described, for example, in commonly assigned US Pat. No. 4,609,568 (Koh et al.) And US Pat. No. 4,764,480 (Vora), the contents of which patents are hereby incorporated by reference. Incorporated herein by reference.
【0003】最近は、バイポーラ及びCMOSの両方の
型式のデバイスが単一の基板上で実現され、これら両者
のデバイスの利点が回路内へと効果的に取り入れられて
いる。バイポーラ及びCMOSの両方のデバイスを取り
入れた回路は、「BiCMOS」として公知になってい
る。BiCMOSデバイスは、高記録密度と低電力消費
というCMOSデバイスの利点と、バイポーラデバイス
の高速性とをもたらす。BiCMOSデバイス及びその
製造プロセスの1つが、米国特許第4,764,480号に記載
されている。Recently, both bipolar and CMOS type devices have been implemented on a single substrate, and the advantages of both these devices have been effectively incorporated into the circuit. Circuits incorporating both bipolar and CMOS devices are known as "BiCMOS". BiCMOS devices offer the advantages of CMOS devices such as high recording density and low power consumption, and the high speed of bipolar devices. BiCMOS devices and one of their manufacturing processes are described in US Pat. No. 4,764,480.
【0004】バイポーラ接合トランジスタ(BJT)の
分離は、バイポーラ及びBiCMOSの製造における重
要なステップである。周知の分離方法の1つは、いわゆ
る境界面マスク分離(SWAMI)プロセスである。こ
のプロセスや幾つかの関連するプロセスによって製造さ
れたBJTは「壁状エミッタ(walled emitter)」を有
し、そこにおいてトランジスタのエミッタは分離酸化膜
と交差する。壁状エミッタデバイスはデバイスのアクテ
ィブ領域の使用を効率的に行い、所与のエミッタ面積に
ついてコレクタ−ベース寄生容量を最小限とする。さら
に、壁状エミッタを備えたトランジスタが必要とするト
ランジスタ当たりのレイアウト面積は、一般に少ない。
対照的に、壁状でないエミッタのBJTにおいては、エ
ミッタは分離酸化膜から分離され、その結果得られる構
造は、エミッタ−ベースのエッジ輪郭が全てのエッジ部
分においてほぼ一様である。この型式のトランジスタは
通常、所与のリソグラフィ技術について、壁状エミッタ
のBJTよりも大きなレイアウト面積を必要とする。Isolation of bipolar junction transistors (BJTs) is an important step in bipolar and BiCMOS fabrication. One known separation method is the so-called interface mask separation (SWAMI) process. BJTs manufactured by this process and some related processes have "walled emitters", where the transistor emitters intersect the isolation oxide. The wall emitter device makes efficient use of the active area of the device and minimizes collector-base parasitic capacitance for a given emitter area. Moreover, the layout area per transistor required for a transistor with a wall-shaped emitter is generally small.
In contrast, in a non-walled emitter BJT, the emitter is separated from the isolation oxide, and the resulting structure is such that the emitter-base edge contour is nearly uniform at all edge portions. This type of transistor typically requires a larger layout area than the wall emitter BJT for a given lithographic technique.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】壁状エミッタはある種
の問題点を有しうるものであり、その中にはコレクタ−
エミッタ漏れ電流(ICEO)が過剰であり、コレクタ−
エミッタ降伏電圧BVCEOが低いことがある。ICEOは、
ベース端子が開放されたままである時にコレクタとエミ
ッタの間に電圧が印加された場合に、コレクタとエミッ
タの間を流れる電流である。漏れ電流が相当であると歩
留まりが悪化し、及び/又は回路の動作が不適切にな
る。Wall-shaped emitters can have certain problems, some of which are collector-type.
The emitter leakage current (I CEO ) is excessive and the collector-
The emitter breakdown voltage BV CEO may be low. I CEO is
The current that flows between the collector and the emitter when a voltage is applied between the collector and the emitter while the base terminal remains open. A significant leakage current will result in poor yield and / or improper circuit operation.
【0006】ICEOが過剰になり得る原因には多数の要
因がある。これらのうちの幾つかのものは、BJTのア
クティブ領域の角の部分を過剰の分離酸化膜で浸食する
ことにより緩和される。例えば、真性ベースドーパント
はベースに隣接するフィールド酸化膜中へと偏析しうる
ものであり、それによりベースドーパントの濃度は局所
的に低くなる。これはまた、続いて形成されるエミッタ
領域が真性ベース領域内へとさらに貫通することを許
し、その結果ベース幅が低減されてしまう可能性があ
る。両方(ベース幅の低減とベースドーパント濃度の低
下)の影響により、真性ベースと分離酸化膜との交差個
所において、エミッタとコレクタとの間に過剰の漏れ電
流が導かれる可能性がある。加えて、ドーパントの偏析
の結果としてフィールド酸化膜に存在する電荷は、壁状
エミッタのエッジ部分においてP形の真性ベース領域の
反転を生じうるものであり、それによりコレクタとエミ
ッタとの間に漏れ経路が生成される。There are many factors that can cause I CEO to become excessive. Some of these are mitigated by eroding the corners of the BJT active area with excess isolation oxide. For example, the intrinsic base dopant can segregate into the field oxide adjacent to the base, resulting in a locally lower concentration of base dopant. This may also allow the subsequently formed emitter region to penetrate further into the intrinsic base region, resulting in a reduced base width. Both effects (reduced base width and reduced base dopant concentration) can lead to excessive leakage current between the emitter and collector at the intersection of the intrinsic base and isolation oxide. In addition, the charge present in the field oxide as a result of dopant segregation can cause inversion of the P-type intrinsic base region at the edge of the wall-shaped emitter, which causes leakage between the collector and the emitter. A route is created.
【0007】上記の問題点を補うために最近開発された
1つの方法は、狭ベース幅が生ずる領域において拡散補
償領域を形成することを包含する。この拡散補償領域は
ベースドーパントを増大した濃度で含んでおり、真性ベ
ース領域の偏析又は反転が回避されるようになってい
る。拡散補償領域は典型的には、分離酸化膜を成長させ
る前にベースドーパントを分離酸化膜領域へと注入し拡
散することによって形成される。このプロセスに従って
形成されたデバイスは、米国特許出願第07/821,256号に
記載されており、この出願の内容はあらゆる面につい
て、ここで参照することによって本明細書中に取り入れ
るものとする。One method recently developed to overcome the above problems involves forming the diffusion compensation region in the region where the narrow base width occurs. This diffusion compensation region contains an increased concentration of base dopant so that segregation or inversion of the intrinsic base region is avoided. The diffusion compensation region is typically formed by implanting and diffusing a base dopant into the isolation oxide region prior to growing the isolation oxide. Devices formed according to this process are described in US patent application Ser. No. 07 / 821,256, the contents of which application is incorporated herein by reference in all respects.
【0008】壁状エミッタにおいてICEO漏れを減少又
は制御するための他の方法は一般に、BJTの性能を低
減させる傾向がある。例えば、ベース幅を増大させた
り、ベース領域全体にわたってドーパント濃度を増大さ
せたりすることは、ベース領域における電荷の走行時間
を長くしたり、またBJTの寄生容量を増大させたりす
ることによって、BJTの性能を低減させる。Other methods for reducing or controlling I CEO leakage in wall emitters generally tend to reduce BJT performance. For example, increasing the base width or increasing the dopant concentration across the base region can increase the transit time of charge in the base region and / or increase the parasitic capacitance of the BJT, thereby increasing the BJT's parasitic capacitance. Reduce performance.
【0009】以上のことから、性能が改良されたデバイ
スを提供するために、壁状エミッタを有するBJT(特
にBiCMOSデバイスに用いるもの)においてICEO
電流を制御するための改良された方法が望まれているこ
とが看取されよう。In view of the above, in order to provide a device with improved performance, I CEO in a BJT with a wall-shaped emitter (particularly for BiCMOS devices).
It will be appreciated that an improved method for controlling the current is desired.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】ここでは、壁状エミッタ
BJTの性能を改良するための方法について記述する。
この方法は、分離酸化膜とエミッタ−ベース領域(又は
「アクティブ領域」の交差個所において、ホウ素又は他
のP形ドーパント(NPNデバイスにおいて)を選択的
に取り込むことを包含する。ホウ素が選択的に取り入れ
られた領域を、ここでは「拡散補償領域」と称する。SUMMARY OF THE INVENTION Described herein are methods for improving the performance of a wall-emitter BJT.
The method involves selectively incorporating boron or other P-type dopant (in an NPN device) at the intersection of the isolation oxide and the emitter-base region (or "active region"). The incorporated region is referred to herein as a "diffusion compensation region".
【0011】このホウ素の選択的取り込みは、幾つかの
利点を有する。ホウ素はフィールド酸化に際して真性ベ
ースのホウ素偏析を補償し、フィールド酸化膜に近い領
域における反転する傾向を減少させる。ホウ素はまたフ
ィールド酸化膜における酸化物の電荷をも補償するが、
これは対処されていない場合には、P形ベース領域の反
転を生じ又はこれに寄与するものである。This selective incorporation of boron has several advantages. Boron compensates for intrinsic-based boron segregation during field oxidation and reduces the tendency to flip in regions near the field oxide. Boron also compensates for the oxide charge in the field oxide,
This causes or contributes to the inversion of the P-type base region if not addressed.
【0012】真性ベースのホウ素偏析と酸化物の電荷の
両者を補償することにより、エミッタ−分離膜のエッジ
において所望のベース状態を維持することができ、ICE
Oを低減することができる。過剰のICEOを低減すること
は歩留まりの悪化を防ぎ、機能性の喪失を防止し、及び
/又は異常な回路動作を防止する。By compensating for both the boron segregation of the intrinsic base and the charge of the oxide, the desired base state can be maintained at the edge of the emitter-isolator, I CE
O can be reduced. Reducing excess I CEO prevents yield degradation, prevents loss of functionality, and / or prevents abnormal circuit operation.
【0013】この技術は公知技術に対して幾つかの利点
を有している。ホウ素を付加的に取り入れることによ
り、デバイスの寄生容量は結果的に僅かだけしか増大せ
ず、かくして所望とするBJT性能、特にBJTのベー
ス走行時間は維持される。ホウ素注入はまた、製造プロ
セスの複雑性の増大を最小限しか必要とせず、ここで参
照することによってその内容をあらゆる面において本明
細書に取り入れるPeltzerの米国特許第3,648,125号に記
載の如き標準的な分離工程に容易にまとめることができ
る。This technique has several advantages over known techniques. The additional incorporation of boron results in only a slight increase in the parasitic capacitance of the device, thus maintaining the desired BJT performance, in particular the BJT base transit time. Boron implantation also requires minimal increase in manufacturing process complexity and is standardized as described in Peltzer U.S. Pat.No. 3,648,125, the contents of which are hereby incorporated by reference in all respects. Can be easily combined into various separation steps.
【0014】本発明は、セルフアラインされた注入工程
及びアニーリング工程を、周知の酸化分離工程に取り入
れるものである。好ましくは、本発明の方法はSWAM
I分離プロセスにおいて採用される。本発明の結果とし
て、ホウ素はエミッタコンタクトと真性ベースとの間の
「バーズビーク」付近に制御して配置されるが、これは
アクティブ真性ベースの大部分に影響を及ぼすことなし
に、エミッタエッジにおけるICEO漏れ電流の減少をも
たらすものである。The present invention incorporates the self-aligned implant and anneal steps into the well known oxidative separation step. Preferably, the method of the invention is SWAM
It is adopted in the I separation process. As a result of the present invention, boron is controllably placed near the "bird's beak" between the emitter contact and the intrinsic base, which does not affect the majority of the active intrinsic base, but the I at the emitter edge. This will reduce the CEO leakage current.
【0015】1つの側面において、本発明はバイポーラ
トランジスタにベース領域の一部を形成する方法を提供
する。この方法は、(a)アクティブ領域を被覆し、分
離酸化膜領域とアクティブ領域の交差個所においてエッ
ジを有するマスクを形成し、(b)第1の導電型式のド
ーパントをマスクにより露出された領域に注入し、
(c)ドーパントを注入個所からマスクの一部の下側で
横方向に拡散してベース領域に隣接する拡散補償領域を
形成し、(d)マスクにより露出された領域をドライエ
ッチングし、(e)エッチングされた領域にフィールド
酸化膜領域を形成することを含んでいる。In one aspect, the invention provides a method of forming a portion of a base region in a bipolar transistor. This method comprises: (a) forming a mask which covers the active region and has an edge at the intersection of the isolation oxide region and the active region, and (b) a first conductivity type dopant in the region exposed by the mask. Inject and
(C) The dopant is laterally diffused from a portion where the dopant is injected below a part of the mask to form a diffusion compensation region adjacent to the base region, and (d) the region exposed by the mask is dry-etched. ) Forming a field oxide region in the etched region.
【0016】好ましい実施例においては、注入工程にお
いて使用されるマスクは、2つの薄い酸化膜の間に挟み
込まれた窒化膜を含んでいる。この薄い酸化膜−窒化膜
−酸化膜の層は、アクティブ領域とフィールド酸化膜領
域のエッジにおいて明確な垂直面を画定する。かくし
て、続いてのドライエッチングも垂直方向となり、アク
ティブ領域とセルフアライメントがとれる。ホトレジス
トのような他のマスクは多くの場合、傾斜したエッジを
有するものであり、これは余りはっきりしないエッジ輪
郭を生ずる。In the preferred embodiment, the mask used in the implant process includes a nitride film sandwiched between two thin oxide films. This thin oxide-nitride-oxide layer defines well-defined vertical planes at the edges of the active and field oxide regions. Thus, the subsequent dry etching also becomes vertical and self-aligned with the active region. Other masks, such as photoresists, often have beveled edges, which results in less well defined edge contours.
【0017】他の側面においては、本発明は半導体ウェ
ーハ上に製造されるバイポーラトランジスタをもたら
す。このトランジスタは、真性ベース領域、コレクタ領
域、エミッタ領域、及び拡散補償領域を有するアクティ
ブ領域と共に、分離酸化膜を有する。拡散補償領域は、
垂直に対して約85から約90度の間の角度を有する境界面
に沿って分離酸化膜に当接し、また拡散補償領域は、ベ
ースの下側でアクティブ領域内へと所定の僅かな面積だ
け延在する。より詳しくは、拡散補償領域は、真性ベー
ス領域と、コレクタ領域と、分離酸化膜領域とが交差す
る点において形成される。In another aspect, the invention provides a bipolar transistor manufactured on a semiconductor wafer. The transistor has an isolation oxide with an active region having an intrinsic base region, a collector region, an emitter region, and a diffusion compensation region. The diffusion compensation area is
It abuts the isolation oxide along an interface having an angle between about 85 and about 90 degrees to the vertical, and the diffusion compensation region is below the base into the active region by a small, predetermined area. Extend. More specifically, the diffusion compensation region is formed at the intersection of the intrinsic base region, the collector region, and the isolation oxide film region.
【0018】本発明の性質及び利点のさらなる理解は、
明細書の残りの部分と添付図面とを参照することによっ
て実現できる。A further understanding of the nature and advantages of the present invention may be gained by
This can be achieved by referring to the rest of the specification and the accompanying drawings.
【0019】[0019]
【実施例】以下の実施例の記述は、次の内容に沿ってな
される。 I.一般事項 II.BiCMOSデバイスの製造工程 III.結論 I.一般事項 図1は、本発明の1つの実施例によるBiCMOSデバ
イスを断面図で示している。この図示のデバイスはCM
OSデバイスを含んでいるが、本発明のバイポーラデバ
イスは独立して製造することができるものであり、Bi
CMOS構造の一部を形成する必要はない。加えて、こ
こに記述する実施例はシリコンベースの構造であるが、
他の半導体(例えばゲルマニウム又はガリウムヒ素)も
また使用可能である。図2に示した断面は、図1に示し
たエミッタコンタクト27aをこれに垂直な方向に切って
取ったものである。図3はNPNバイポーラトランジス
タを、エミッタコンタクト27aの底部のレベルから見た
平面図である。EXAMPLES The following description of the examples is made in accordance with the following contents. I. General Matters II. Manufacturing process of BiCMOS device III. Conclusion I. General Matters FIG. 1 illustrates in cross-section a BiCMOS device according to one embodiment of the present invention. This illustrated device is a CM
Although including an OS device, the bipolar device of the present invention can be manufactured independently, and
It is not necessary to form part of the CMOS structure. In addition, although the embodiments described herein are silicon-based structures,
Other semiconductors (eg germanium or gallium arsenide) can also be used. The cross section shown in FIG. 2 is obtained by cutting the emitter contact 27a shown in FIG. 1 in a direction perpendicular to the emitter contact 27a. FIG. 3 is a plan view of the NPN bipolar transistor viewed from the level of the bottom of the emitter contact 27a.
【0020】このデバイスはバイポーラトランジスタ2
(図1に示す実施例ではNPNトランジスタ)と、Nチ
ャネルMOSFET(NMOSトランジスタ)4と、P
チャネルMOSFET(PMOSトランジスタ)6とを
同じ基板上に含んでいる。NMOSトランジスタ4とP
MOSトランジスタ6は適宜接続されて、CMOS構造
8を形成している。This device is a bipolar transistor 2
(NPN transistor in the embodiment shown in FIG. 1), N-channel MOSFET (NMOS transistor) 4, P
A channel MOSFET (PMOS transistor) 6 is included on the same substrate. NMOS transistor 4 and P
The MOS transistors 6 are appropriately connected to form a CMOS structure 8.
【0021】このデバイスは基板10上に製造されてい
る。図1に示す実施例においては、基板はP形基板であ
り、約1×1013から1×1016/cm3の間、好ましくは2
×1014から3×1015/cm3の範囲のドーパント濃度を有
する。減圧でドーピングされたN形エピタキシャルシリ
コンが基板上面に成長され、そこにデバイスが作り込ま
れる。The device is manufactured on a substrate 10. In the embodiment shown in FIG. 1, the substrate is a P-type substrate and is between about 1 × 10 13 and 1 × 10 16 / cm 3 , preferably 2 × 10 16.
It has a dopant concentration in the range of × 10 14 to 3 × 10 15 / cm 3 . Low pressure doped N-type epitaxial silicon is grown on the top surface of the substrate and the device is built therein.
【0022】殆どの実施形態において、NMOSトラン
ジスタ4にはp+タブ即ちPウェル12が形成され、PM
OSトランジスタ6にはn+タブ即ちNウェル14が形成
される。好ましい実施例では、Nウェル14は濃度勾配を
有し、約1×1016から2×1019/cm3の濃度、好ましく
は約2×1016から5×1016/cm3の濃度にドーピングさ
れている。Pウェル12は濃度勾配を有し、約1×1016か
ら1×1018/cm3の間、好ましくは約5×1016から7×1
017/cm3の範囲の一般的な濃度にドーピングされてい
る。しかし本発明の範囲から逸脱することなしに、幅広
い範囲のドーパント濃度を使用することができる。ウェ
ル12及び14は、単一の基板上に相補的な導電性のデバイ
スを形成することを可能にする。In most embodiments, the NMOS transistor 4 is formed with a p + tub or P-well 12,
An n + tub, that is, an N well 14 is formed in the OS transistor 6. In the preferred embodiment, N-well 14 has a concentration gradient and is doped to a concentration of about 1 × 10 16 to 2 × 10 19 / cm 3 , preferably about 2 × 10 16 to 5 × 10 16 / cm 3. Has been done. The P-well 12 has a concentration gradient and is between about 1 × 10 16 and 1 × 10 18 / cm 3 , preferably about 5 × 10 16 to 7 × 1.
Doped to a general concentration in the range of 0 17 / cm 3 . However, a wide range of dopant concentrations can be used without departing from the scope of the invention. Wells 12 and 14 allow forming complementary conductive devices on a single substrate.
【0023】NPNトランジスタ2には強くドーピング
された埋込層16とコレクタシンク17とが設けられ、これ
らは一緒になってコレクタコンタクト20とベース18との
間に低抵抗の接続領域をもたらす。好ましい実施例にお
いては、埋込層16とシンク17は約1×1017から1×1020
/cm3の間、好ましくは約5×1018から1×1020/cm3の
範囲の濃度にドーピングされる。The NPN transistor 2 is provided with a heavily doped buried layer 16 and a collector sink 17, which together provide a low resistance connection region between the collector contact 20 and the base 18. In the preferred embodiment, buried layer 16 and sink 17 are about 1 × 10 17 to 1 × 10 20.
/ Cm 3 , preferably a concentration in the range of about 5 × 10 18 to 1 × 10 20 / cm 3 .
【0024】NPNトランジスタと隣接するデバイスと
の間にはp+チャネルストップ19が設けられ、埋込層16
を隣接デバイスと接続している軽くドーピングされた基
板の表面反転を防止している。NMOSトランジスタ4
とPMOSトランジスタ6の間、シンク17とベース18の
間、NPNトランジスタ2とNMOSトランジスタ4の
間、そして図1に示すトランジスタと隣接のトランジス
タとの間には、分離酸化膜領域22a, 22b, 22c及び22dの
それぞれが設けられており、これらは典型的には例え
ば、デバイスの分離のためのSiO2である。A p + channel stop 19 is provided between the NPN transistor and the adjacent device, and the buried layer 16
It prevents surface inversion of the lightly doped substrate connecting the adjacent device to the device. NMOS transistor 4
1 and the PMOS transistor 6, between the sink 17 and the base 18, between the NPN transistor 2 and the NMOS transistor 4, and between the transistor shown in FIG. And 22d respectively, which are typically SiO 2 for device isolation, for example.
【0025】デバイスの表面に沿っては、抵抗24、ベー
スコンタクト26、エミッタコンタクト27a、コレクタコ
ンタクト20、NMOSドレーンコンタクト28、NMOS
ゲート30、NMOSソース/ウェルタップ32a、PMO
Sドレーン32b、PMOSゲート34、及びPMOSソー
ス/ウェルタップコンタクト36が、堆積された多結晶シ
リコン(ポリシリコン)の1又はより多くの層から形成
されている。エミッタ領域27bはエミッタコンタクト27a
から、微結晶エピタキシャル層内へと拡散している。領
域27aはここではエミッタコンタクトと称しているが、
この領域は当業者により、場合によってはエミッタと称
されることが理解されよう。意味上の相違は意図されて
いない。Along the surface of the device is a resistor 24, a base contact 26, an emitter contact 27a, a collector contact 20, an NMOS drain contact 28, an NMOS.
Gate 30, NMOS source / well tap 32a, PMO
S-drain 32b, PMOS gate 34, and PMOS source / well tap contact 36 are formed from one or more layers of deposited polycrystalline silicon (polysilicon). The emitter region 27b is the emitter contact 27a.
To the microcrystalline epitaxial layer. Region 27a, referred to herein as the emitter contact,
It will be appreciated by those skilled in the art that this region is sometimes referred to as the emitter. No semantic difference is intended.
【0026】薄いゲート酸化膜層がNMOS及びPMO
Sトランジスタのゲートの下側に設けられ、境界面即ち
側壁(side wall)酸化膜42がNMOS及びPMOSの
ゲート上に設けられる。幾つかの実施例ではNMOSゲ
ートは強くドーピングされたn+注入ポリシリコンで形
成され、これに対しPMOSゲートはn+又はp+注入ポ
リシリコンで形成される。PMOSゲートにはN形のド
ーパントが好ましいが、これはn+がキャリヤ移動度の
大きい埋込チャネルデバイスをもたらし、これに対して
p+は表面チャネルデバイスをもたらすからである。側
壁酸化膜44はまた、バイポーラエミッタコンタクト27a
の側壁上にも設けられる。Thin gate oxide layers are NMOS and PMO
An interface or side wall oxide 42 is provided under the gate of the S-transistor and over the gates of the NMOS and PMOS. In some embodiments, the NMOS gate is formed of heavily doped n + implanted polysilicon, while the PMOS gate is formed of n + or p + implanted polysilicon. N-type dopants are preferred for the PMOS gate because n + results in a buried carrier device with high carrier mobility, whereas p + results in a surface channel device. Sidewall oxide film 44 also provides bipolar emitter contact 27a.
Is also provided on the side wall of.
【0027】シリサイドコンタクト46のような金属性接
点(即ち金属を含有する接点)が、バイポーラトランジ
スタのp+ベースコンタクト26上に形成される。このシ
リサイドコンタクトはベースコンタクトの上部、ベース
コンタクトの側壁、及びベースコンタクトの側壁からエ
ミッタの側壁酸化膜に至るまでのベース領域の水平方向
上部表面を覆う。エミッタコンタクト27aの上面部分に
沿っては、間隔を置いた側壁酸化膜44の間に、別個のシ
リサイドコンタクト48が設けられている。ここで示した
耐火金属のコンタクトはコンタクトの抵抗性を減少さ
せ、それによってデバイスの速度を増大させる。A metal contact (ie, a metal-containing contact), such as a silicide contact 46, is formed on the p + base contact 26 of the bipolar transistor. The silicide contact covers the top of the base contact, the sidewall of the base contact, and the upper horizontal surface of the base region from the sidewall of the base contact to the sidewall oxide of the emitter. Separate silicide contacts 48 are provided along the upper surface of the emitter contact 27a between the sidewall oxide films 44 spaced apart. The refractory metal contacts shown here reduce the contact resistance, thereby increasing the speed of the device.
【0028】同様に、シリサイドコンタクトは、ポリシ
リコンのコレクタコンタクト20、NMOSゲート30、P
MOSゲート34、及びp+/n+ソース及びドレーン多結
晶コンタクト28, 32及び36について設けられている。エ
ミッタコンタクト27aについてのシリサイドコンタクト
と同様に、NMOS及びPMOSのゲートのそれぞれに
ついてのシリサイドコンタクト50及び52は、側壁酸化膜
から側壁酸化膜に至るまでの間だけ延在している。逆
に、NMOS及びPMOSのソース及びドレーンコンタ
クトについてのシリサイドコンタクト54a, 54b, 54c及
び54dは、ポリシリコンコンタクトの側壁を覆い、ゲー
ト30及び34の側壁酸化膜に至るまでソース/ドレーンの
水平部分に沿って延在する。コレクタコンタクトについ
てのシリサイド55は、フィールド酸化膜領域22b及び22c
に至るまでコレクタコンタクトの側壁を下方へと覆い、
またコレクタコンタクトの上部表面を覆う。Similarly, the silicide contacts are polysilicon collector contacts 20, NMOS gates 30, P.
Provided for MOS gate 34 and p + / n + source and drain polycrystalline contacts 28, 32 and 36. Similar to the silicide contact for emitter contact 27a, the silicide contacts 50 and 52 for the NMOS and PMOS gates, respectively, extend only from the sidewall oxide to the sidewall oxide. Conversely, the silicide contacts 54a, 54b, 54c, and 54d for the NMOS and PMOS source and drain contacts cover the sidewalls of the polysilicon contacts and extend to the horizontal portion of the source / drain down to the sidewall oxide of gates 30 and 34. Extend along. The silicide 55 for the collector contact is used in the field oxide regions 22b and 22c.
Covering the side wall of the collector contact down to
It also covers the upper surface of the collector contact.
【0029】この構造はさらに、相互接続の目的で使用
される金属層58からデバイスを絶縁するための厚い(0.
8から1.3、好ましくは約1.3マイクロメートル)酸化膜5
6を含む。第1の金属層と種々のシリサイド領域との間
で酸化膜56にある開口を充填するために、タングステン
のプラグ80を任意に設けることができる。付加的な金属
/酸化膜相互接続層82をやはり任意に設けることがで
き、一番上にはパッシベーション膜84が設けられる。This structure is further thick (0 ..) to insulate the device from the metal layer 58 used for interconnection purposes.
8 to 1.3, preferably about 1.3 micrometers) oxide film 5
Including 6 A plug 80 of tungsten may optionally be provided to fill the openings in oxide 56 between the first metal layer and the various silicide regions. An additional metal / oxide interconnect layer 82 can also be optionally provided, with a passivation film 84 on top.
【0030】図2に示されているように、分離酸化領域
と真性ベース領域18との交差個所には、ホウ素注入領域
23が配置されている。ホウ素注入領域23は、真性ベース
領域のドーパント濃度を実質的に変化させたりはしな
い。しかしながら、フィールド酸化膜領域31に隣接する
真性ベース領域のエッジ部分において、ホウ素注入領域
は、フィールド酸化膜中へのホウ素の外方拡散を実質的
に補償する。幾つかの実施形態では、エミッタコンタク
トの下側の、フィールド酸化膜に直接に隣接する領域に
おいて、ホウ素注入領域は図2に示す如くベース幅を僅
かに増大させ、外方拡散するホウ素の完全な補償を確実
に行っている。At the intersection of the isolation oxide region and the intrinsic base region 18, as shown in FIG.
23 are arranged. The boron implant region 23 does not substantially change the dopant concentration of the intrinsic base region. However, at the edge of the intrinsic base region adjacent field oxide region 31, the boron implant region substantially compensates for outdiffusion of boron into the field oxide. In some embodiments, below the emitter contact, in the region directly adjacent to the field oxide, the boron implant region slightly increases the base width, as shown in FIG. Make sure to compensate.
【0031】図3を参照すると、上述したバイポーラデ
バイスの平面図が示されている。この図は、他のデバイ
ス構成要素に対する外方拡散補償領域、即ちホウ素注入
領域23の相対的な位置を誇張している。メタライゼーシ
ョン層、パッシベーション層、及びコンタクト層は示さ
れていない。また、この図は拡散によりエミッタ27bが
バイポーラデバイスのアクティブ領域に形成されるより
も前を描いたものである。分離酸化膜22が、半導体基板
上のバイポーラデバイス領域101を取り囲んでいる。真
性ベース領域109が交差領域111及び113において、分離
酸化膜22と交差している。真性ベース領域109の中央付
近においては、ベース領域とは反対の導電形ドーパント
から、その後にエミッタ領域(図示せず)が形成され
る。コレクタシンク領域121及び122はベース領域から、
分離酸化膜22によって分離されている。コレクタシンク
領域121及び122の向こうには、図1に示した如きCMO
Sデバイス(122より向こう)がある。図3に示されて
いるように、拡散補償領域23は交差領域111及び113に隣
接して、真性ベース109のエッジに形成されている。製
造完了したバイポーラ構造においては、真性ベース領域
109と拡散補償領域23の上部には、エミッタコンタクト
(図示せず)が存在する。Referring to FIG. 3, there is shown a plan view of the bipolar device described above. This figure exaggerates the relative position of the outdiffusion compensation region, or boron implant region 23, with respect to other device components. Metallization layers, passivation layers, and contact layers are not shown. This figure also depicts the diffusion before the emitter 27b is formed in the active region of the bipolar device. An isolation oxide film 22 surrounds the bipolar device region 101 on the semiconductor substrate. The intrinsic base region 109 intersects with the isolation oxide film 22 in the intersection regions 111 and 113. Near the center of the intrinsic base region 109, an emitter region (not shown) is subsequently formed from the conductivity type dopant opposite to the base region. The collector sink regions 121 and 122 are from the base region,
It is separated by the separation oxide film 22. Beyond the collector sink regions 121 and 122 is a CMO as shown in FIG.
There is an S device (beyond 122). As shown in FIG. 3, the diffusion compensation region 23 is formed at the edge of the intrinsic base 109 adjacent to the intersection regions 111 and 113. In the completed bipolar structure, the intrinsic base region
Emitter contacts (not shown) are present above 109 and diffusion compensation region 23.
【0032】II.BiCMOSデバイスの製造工程 図4から図26は、図1から図3に示したデバイスの製造
プロセスを図示している。図4から図26の図面は、図3
の拡散補償領域23を通るライン2に沿って(そしてコレ
クタシンク領域121を越えてCMOSデバイスに入るま
で)取ったものである。これにより、図4から図26にお
いて拡散補償領域23を形成するのに用いたプロセスを視
覚的に看取することができる。II. BiCMOS Device Manufacturing Process FIGS. 4 to 26 illustrate a manufacturing process of the device shown in FIGS. 1 to 3. 4 to 26 are the same as FIG.
Taken along line 2 through diffusion compensation region 23 (and beyond collector sink region 121 and into the CMOS device). This allows a visual inspection of the process used to form the diffusion compensation region 23 in FIGS.
【0033】ここでは方法についてBiCMOSの製造
に関連して完全に記載するけれども、MOSデバイスの
ない他の構造もまた形成可能である。従って、以下に記
載する幾つかの工程でMOSデバイスの製造にのみ関す
るものは、得ようとする構造がバイポーラデバイスのみ
を含むものである場合には、省略することができる。図
4は製造の最初の段階におけるデバイスの断面を示して
いる。この段階に達するためには、基板をデヌード(de
nude)し、スクリーン酸化膜を形成する。このデバイス
は次いで、n+タブ又はウェル14及びNPNの埋込層16
をヒ素、アンチモンその他によって同時にイオン注入す
るためにマスキングする。領域14及び16の形成に用いら
れる注入エネルギーは、好ましくは約50から200keVであ
り、より好ましい範囲は約60から80keVであって、領域1
4及び16におけるドーパントの濃度が約5×1017から2
×1020/cm3の間、好ましくは約1×101 9から1×1020
/cm3の範囲となるようにする。埋込層は次いでアニー
リングし、さらに酸化する。図示の如く、酸化膜はn+
領域上で僅かに厚く成長する。Although the method is fully described herein in the context of BiCMOS fabrication, other structures without MOS devices are also possible. Therefore, some of the steps described below that relate only to the fabrication of MOS devices can be omitted if the structure to be obtained includes only bipolar devices. FIG. 4 shows a cross section of the device at the first stage of manufacture. To reach this stage, de-nude the substrate.
nude) and form a screen oxide film. The device then has an n + tub or well 14 and a buried layer 16 of NPN.
With arsenic, antimony, etc. for simultaneous ion implantation. The implant energy used to form regions 14 and 16 is preferably about 50 to 200 keV, with a more preferred range of about 60 to 80 keV.
The dopant concentration in 4 and 16 is about 5 × 10 17 to 2
× 10 20 / between cm 3, and preferably about 1 × 10 1 9 from 1 × 10 20
/ Cm 3 range. The buried layer is then annealed and further oxidized. As shown, the oxide film is n +
It grows slightly thicker on the area.
【0034】n+領域14及び16の形成後に、デバイスは
図5の如くにマスキングして、p+チャネルストップ19
及びNMOSのタブ又はウェル12を同時に形成する。領
域19及び12の形成に用いられる注入エネルギーは、好ま
しくは約50から200keVであり、より好ましい範囲は約14
0から200keVであって、これらのp+埋込層におけるドー
パントの濃度が約1×1017から約1×1018/cm3の範囲
となるようにする。p+領域は好ましくは、ホウ素でド
ーピングする。[0034] After formation of the n + regions 14 and 16, the device is masked in as in FIG. 5, p + channel stop 19
And an NMOS tab or well 12 are formed simultaneously. The implant energy used to form regions 19 and 12 is preferably about 50 to 200 keV, with a more preferred range of about 14
0 to 200 keV, with dopant concentrations in these p + buried layers in the range of about 1 × 10 17 to about 1 × 10 18 / cm 3 . The p + region is preferably doped with boron.
【0035】図6に示されているように、チャネルスト
ップのマスクと酸化物は次いで除去されて、例えば約1.
1マイクロメートルの厚みを有するドーピングされたN
形エピタキシャルシリコン層21が、基板の表面全体にわ
たって成長される。次にその上に薄い(例えば約250オ
ングストローム)のスクリーン酸化膜が形成され、窒化
膜が例えば約1500オングストロームの厚みで堆積され
る。しかし用途によっては、より薄い、例えば750オン
グストロームの膜が好ましい。好ましい実施例では、酸
化膜又はシリコンエッチング用の他の好適なマスクが次
に、窒化膜上に堆積される。窒化膜と酸化膜の厚みは、
シリコンエッチングに対する酸化膜の選択性、及び分離
酸化工程において生ずる応力といった要因に応じて、最
適化することができる。熱窒化物及び酸化物のサンドイ
ッチ状の層を堆積した後に、表面上にはホトレジストマ
スクが形成されて、フィールド酸化膜領域22a, 22b, 22
c及び22dが画定される。堆積された窒化物及び酸化物の
層は、次いで非マスク領域からエッチングにより除去さ
れるが、この場合には過剰なシリコンエッチングを行わ
ないように注意が払われる。図示しない幾つかの実施形
態においては、窒化膜がはぎ取られた領域において、エ
ピタキシャルシリコン層上に薄いスクリーン酸化膜が残
される。他の代替的な実施形態においては、スクリーン
酸化膜がはぎ取られ、次いで新たな酸化膜が続いて成長
される。As shown in FIG. 6, the channel stop mask and oxide are then removed, eg, about 1.
Doped N with a thickness of 1 micrometer
A shaped epitaxial silicon layer 21 is grown over the entire surface of the substrate. A thin (eg, about 250 Å) screen oxide film is then formed thereon and a nitride film is deposited to a thickness of, eg, about 1500 Å. However, for some applications thinner films, eg 750 Å, are preferred. In the preferred embodiment, an oxide or other suitable mask for silicon etching is then deposited over the nitride. The thickness of the nitride film and the oxide film is
It can be optimized depending on factors such as the selectivity of the oxide film with respect to silicon etching and the stress generated in the isolation oxidation step. After depositing the sandwich layer of thermal nitride and oxide, a photoresist mask is formed on the surface, and field oxide regions 22a, 22b, 22 are formed.
c and 22d are defined. The deposited nitride and oxide layers are then etched away from the unmasked areas, care being taken in this case not to over-etch the silicon. In some embodiments not shown, a thin screen oxide is left on the epitaxial silicon layer in the areas where the nitride was stripped. In another alternative embodiment, the screen oxide is stripped and a new oxide is subsequently grown.
【0036】酸化膜−窒化膜−酸化膜の層のエッジは、
本発明の範囲から逸脱することなく、様々な形態を有す
ることができる。例えば幾つかの実施形態においては、
窒化膜はこのサンドイッチ構造の1又はより多くのエッ
ジ部分において、僅かにアンダカット(酸化膜を越え
て)される。或いはまた、サンドイッチ構造のエッジ部
分にスペーサ酸化物を形成することができる。The edge of the oxide film-nitride film-oxide film layer is
It may have various forms without departing from the scope of the present invention. For example, in some embodiments,
The nitride film is slightly undercut (beyond the oxide film) at one or more edge portions of this sandwich. Alternatively, spacer oxide can be formed at the edge of the sandwich structure.
【0037】窒化物のエッチングに続く、図7に示した
プロセス工程においては、ホウ素注入が含まれる。これ
はさらにプロセス工程を踏んだ後に、分離酸化膜と真性
ベース領域との交差個所において、より強くドーピング
された領域を形成するものである。ホウ素は最初、真性
ベースが分離酸化膜に交差する領域内へと注入される。
好ましい実施例においては、露出されているフィールド
酸化膜の幾つかの領域は、ホウ素注入に先立ってマスキ
ングされる。代替的な実施形態では、ホウ素は、窒化膜
と酸化膜がエッチングにより除去されている全ての領域
(即ち分離酸化膜が成長されるところ)内へと注入され
る。この注入は好ましくは、膜のスタックにより生ずる
注入のシャドウイング効果を排除するために、0°に設
定される。幾つかの実施形態においては、ウェーハを回
転することでより大きな角度での注入を用いることがで
きる。Following the nitride etch, a boron implant is included in the process step shown in FIG. This is to form a more heavily doped region at the intersection of the isolation oxide film and the intrinsic base region after further processing steps. Boron is first implanted into the region where the intrinsic base intersects the isolation oxide.
In the preferred embodiment, some areas of the exposed field oxide are masked prior to the boron implant. In an alternative embodiment, boron is implanted into all areas where the nitride and oxide are etched away (ie where the isolation oxide is grown). This implant is preferably set at 0 ° to eliminate the shadowing effect of the implant caused by the stack of films. In some embodiments, rotating the wafer may use a larger angle implant.
【0038】注入は、約20から60keVのエネルギーで、
約1010から1015の線量でもって行われ、好ましい注入エ
ネルギーは約35keVであり、好ましい線量は約5×1014
である。続いて、ホウ素注入物は好ましくは、約60分
間、約摂氏950度においてアニーリングされる。勿論、
他のアニーリング条件範囲を選択することもできる。図
7に示されているように、ホウ素は拡散して、p+領域
がマスクされた窒化物領域の下側に延在するようにされ
る。かくして、注入及び/又はアニーリング駆動工程に
よる散乱は、ドーピングされたホウ素の十分な横方向へ
の移動を生じなければならず、それによって得られる、
23で示すP形プラグは十分なドーピングレベルを有す
る。好ましくはアニーリングは、この注入拡散によるp
−n接合が、上側にある物質のマスクのエッジ部分から
数マイクロメートルとなるように実行される。The implant has an energy of about 20 to 60 keV,
It is performed with a dose of about 10 10 to 10 15 , the preferred implantation energy is about 35 keV, and the preferred dose is about 5 × 10 14
Is. Subsequently, the boron implant is preferably annealed for about 60 minutes at about 950 degrees Celsius. Of course,
Other annealing condition ranges can also be selected. As shown in FIG. 7, boron is allowed to diffuse such that the p + region extends below the masked nitride region. Thus, the scattering by implantation and / or annealing driven steps must result in sufficient lateral migration of the doped boron, which is obtained by
The P plug shown at 23 has a sufficient doping level. Preferably, the annealing is p
The n-junction is performed a few micrometers from the edge of the mask of material on top.
【0039】分離酸化膜領域は、1つの実施例によれ
ば、周知の「SWAMI」プロセスを用いて形成され
る。このプロセスは、シリコンエッチングの手順と深さ
を変化させ、また異なる酸化物/窒化物/酸化物側壁層
を選択することによって修正することができる。特に、
1つの実施例によれば、シリコンはマスクされ、好まし
くは図8に示すようにドライエッチング(例えばプラズ
マ)を用いて、例えば約3000オングストロームの深さに
エッチングされる。好ましくは、エッチングマスクのエ
ッジ部分は、ホウ素注入の前に画定された酸化物−窒化
物−酸化物構造によって画定される。この薄くて硬いマ
スクはほぼ垂直な面をもたらし、ドライエッチングによ
りほぼ垂直な側壁が生成される。これに対して、レジス
トマスクの輪郭はより傾斜したものであることが多く、
ウェーハ毎に異なり、単一のウェーハ上でさえ異なる場
合がある。側壁の角度はレジストの輪郭に影響され易い
ため、この薄くて硬い酸化膜のマスクは、優れたエッチ
ングをもたらす。The isolation oxide regions are formed using the well known "SWAMI" process, according to one embodiment. This process can be modified by varying the silicon etch procedure and depth, and selecting different oxide / nitride / oxide sidewall layers. In particular,
According to one embodiment, the silicon is masked and preferably etched using a dry etch (eg plasma) as shown in FIG. 8 to a depth of about 3000 Å, for example. Preferably, the edge portion of the etch mask is defined by the oxide-nitride-oxide structure defined prior to the boron implant. This thin, hard mask provides a near vertical surface and dry etching produces near vertical sidewalls. On the other hand, the contour of the resist mask is often more inclined,
It varies from wafer to wafer, and even on a single wafer. This thin and hard oxide mask provides excellent etching because the sidewall angle is sensitive to the resist profile.
【0040】エッチングの後に、注入されたホウ素は23
で示す小さな面積のみを占める。次いでレジストが除去
されて、第3の熱酸化膜(約400オングストローム)
と、第2の窒化膜(約600オングストローム)と、第4
の堆積酸化膜(約1800オングストローム)とが、デバイ
ス上に形成される。第2のプラズマエッチングが用いら
れて、約750オングストロームの付加的なシリコンが除
去されると、実質的に図9に示す如きデバイスが残され
る。残っている側壁酸化膜を続いて除去し、基板を高圧
(例えば10気圧)酸化環境において酸化して必要な分離
酸化膜を成長させると、図10に示す如きデバイスが残さ
れる。得られた分離酸化膜とアクティブ領域との間の境
界面は、水平面に対して約85から90度の間であることが
好ましい。この鋭い傾斜は、使用されるドライエッチン
グの明確なエッチング特性と、薄くて硬い酸化物−窒化
物−酸化物マスクの結果として得られるものである。ウ
ェットエッチング及び/又はホトレジストマスクは、よ
り傾斜のある境界面を生ずる傾向があり、それに伴って
デバイスの記憶密度は小さくなる。勿論、酸化物の幾ら
かは図10に示すように、境界面の上部付近でアクティブ
領域内へと浸食する。After etching, the implanted boron is 23
It occupies only a small area shown by. The resist is then removed and a third thermal oxide film (approximately 400 Å) is removed.
The second nitride film (about 600 angstroms) and the fourth
And a deposited oxide film of about 1800 Å is formed on the device. A second plasma etch is used to remove approximately 750 angstroms of additional silicon, leaving the device substantially as shown in FIG. Subsequent removal of the remaining sidewall oxide and subsequent oxidation of the substrate in a high pressure (eg 10 atmospheres) oxidizing environment to grow the required isolation oxide leaves a device as shown in FIG. The interface between the resulting isolation oxide film and the active region is preferably between about 85 and 90 degrees to the horizontal. This sharp slope is the result of the well-defined etching characteristics of the dry etching used and the thin and hard oxide-nitride-oxide mask. Wet etching and / or photoresist masks tend to produce more sloping interfaces, which in turn reduces device storage density. Of course, some of the oxide will erode into the active area near the top of the interface, as shown in FIG.
【0041】分離酸化膜が形成された後、窒化物がはぎ
取られ、約250オングストロームの厚みを有するスクリ
ーン酸化膜が、図11に示すように基板表面上に形成され
る。次いでマスクが形成され、シンク領域17のみが露出
される。図12に示すように、次いで約100から190keVの
注入エネルギーと約1×1014から1×1016の間の線量で
もって、リンをドーパントして用いてシンク注入が行わ
れる。シンク領域17において結果として得られるドーパ
ント濃度は、約1×1018から1×1020/cm3の間であ
る。シンクマスクは次いで除去され、別のマスキング/
イオン注入が行われて、PMOSトランジスタのウェル
及びチャネル領域が、図12に示すようにリンをドーパン
トとして用いて約1×1016から5×1016/cm3の間の濃
度でもってドーピングされる。好ましい実施形態におい
ては、PMOSのウェル領域について使用される注入エ
ネルギーは約50から200keVの間であり、約100から200ke
Vが好ましい。Nウェルのエピタキシャルチャネル領域
において得られる合計でのドーパント濃度は、約1×10
16から5×1016/cm3の間である。シンク及びNウェル
は次いでアニーリングされて、在来の窒素の熱サイクル
でもって加熱によりドライブインされる。After the isolation oxide film is formed, the nitride is stripped off and a screen oxide film having a thickness of about 250 Å is formed on the substrate surface as shown in FIG. A mask is then formed and only the sink area 17 is exposed. As shown in FIG. 12, a sink implant is then performed using phosphorus as a dopant with an implant energy of about 100 to 190 keV and a dose of about 1 × 10 14 to 1 × 10 16 . The resulting dopant concentration in sink region 17 is between about 1 × 10 18 and 1 × 10 20 / cm 3 . The sync mask is then removed and another masking /
Ion implantation is performed and the well and channel regions of the PMOS transistor are doped with phosphorus as a dopant at a concentration of between about 1 × 10 16 and 5 × 10 16 / cm 3 as shown in FIG. . In a preferred embodiment, the implant energy used for the well region of the PMOS is between about 50 and 200 keV, and about 100 to 200 keV.
V is preferred. The total dopant concentration obtained in the N-well epitaxial channel region is about 1 × 10 5.
It is between 16 and 5 × 10 16 / cm 3 . The sink and N-well are then annealed and driven in by heating with a conventional nitrogen thermal cycle.
【0042】その後、基板の表面上にはマスクが形成さ
れて、NMOS及びPMOSトランジスタ領域のみが露
出される。このマスクは、図13に示すようにしきい電圧
注入のために使用される。この注入は、典型的には約|
0.6|から|1.0|ボルトの間へと、NMOS及びPMO
Sトランジスタのしきい電圧を必要に応じて調節するた
めに用いられる。好ましい実施形態においては、しきい
電圧注入は、約1×1013から5×1013の間で、好ましく
は30から60keVにおいてホウ素を注入することである。
このホウ素と、Pウェルから上方拡散するp+は、NM
OSトランジスタのしきい電圧を設定する。このしきい
電圧注入はNウェル注入と相俟って、PMOSトランジ
スタのしきい電圧を設定する。好ましい実施形態におい
ては、しきい電圧注入は最終的には、NMOSトランジ
スタについて0.75±0.1、PMOSトランジスタについ
て-0.85±0.1のしきい電圧を有するトランジスタをもた
らす。After that, a mask is formed on the surface of the substrate to expose only the NMOS and PMOS transistor regions. This mask is used for threshold voltage injection as shown in FIG. This injection is typically about
Between 0.6 | and | 1.0 | volts, NMOS and PMO
It is used to adjust the threshold voltage of the S-transistor as needed. In a preferred embodiment, the threshold voltage implant is implanting boron between about 1 × 10 13 and 5 × 10 13 , preferably 30 to 60 keV.
This boron and p + that diffuses upward from the P well are NM
Set the threshold voltage of the OS transistor. This threshold voltage injection, in combination with the N-well injection, sets the threshold voltage of the PMOS transistor. In the preferred embodiment, the threshold voltage injection ultimately results in a transistor having a threshold voltage of 0.75 ± 0.1 for NMOS transistors and −0.85 ± 0.1 for PMOS transistors.
【0043】図14を参照すると、次いでスクリーン酸化
膜がはぎ取られて、薄い(135から165オングストローム
程度)のゲート酸化膜86が、当業者に周知の手段を用い
て成長される。それから薄い(400から600オングストロ
ーム程度)ポリシリコン層88が薄いゲート酸化膜上に
堆積され、マスク62がポリシリコン層上に形成され
て、NMOS及びPMOSのゲートが画定される。プラ
ズマエッチングにより、NMOS及びPMOSのゲート
酸化膜領域上の領域を除き、基板上の全ての領域から望
ましくないポリシリコン層が除去される。次に、ウェッ
トエッチングを用いて、下側の酸化膜が除去される。薄
いポリシリコン層によるゲート酸化膜の保護は、非常に
少ない欠陥を有するMOSゲートをもたらすが、これは
それらがホトレジストに直接露出されないためである。Referring to FIG. 14, the screen oxide is then stripped and a thin (on the order of 135 to 165 Angstroms) gate oxide 86 is grown using means well known to those skilled in the art. Then a thin (400 to 600 Angstroms) polysilicon layer 88 is deposited on the thin gate oxide and a mask 62 is formed on the polysilicon layer to define the NMOS and PMOS gates. The plasma etch removes the undesired polysilicon layer from all areas on the substrate except those on the NMOS and PMOS gate oxide areas. Next, the lower oxide film is removed using wet etching. Protection of the gate oxide with a thin polysilicon layer results in MOS gates with very few defects because they are not directly exposed to photoresist.
【0044】図15はプロセス工程における次の手順を示
している。ゲート酸化膜のマスク62が除去され、約1000
から4000、好ましくは約3200オングストロームの厚みを
有する真性ポリシリコンの別の層64が基板の全表面にわ
たって堆積され、ポリシリコン層64の熱酸化によって、
キャップ酸化膜66が形成される。このデバイスは次いで
ホトレジストによってマスクされ、少なくともバイポー
ラトランジスタのベース領域と、抵抗の軽くドープされ
た領域とが露出される。幾つかの実施形態においては、
NMOS及びPMOSトランジスタ領域のみがマスクに
よって保護される。ベース注入が図16に示すようにして
行われる。この注入物は続いてアニーリングされて、P
形ドーパントをBJTポリシリコン層64から拡散し、真
性ベース領域が形成される。好ましい実施形態において
は、このベース注入は約30から100keVの間のエネルギー
を使用し、好ましいベース注入エネルギーは約30から50
keVである。この注入の線量は好ましくは、約3×1013
から8×1015である。好ましい実施形態においては、ア
ニーリングはこの構造体を30から60分間にわたって900-
950℃に加熱することによって実行され、その結果とし
て約1000から2000オングストロームの間の厚みを有し、
約1×1018から1×1019/cm3のドーパント濃度、好ま
しくは約5×1018/cm3のドーパント濃度を有するp形
ベース領域が得られる。FIG. 15 shows the next step in the process steps. The gate oxide mask 62 is removed and about 1000
To 4000, preferably about 3200 angstroms, another layer 64 of intrinsic polysilicon is deposited over the entire surface of the substrate by thermal oxidation of the polysilicon layer 64.
A cap oxide film 66 is formed. The device is then masked with photoresist to expose at least the base region of the bipolar transistor and the lightly doped region of the resistor. In some embodiments,
Only the NMOS and PMOS transistor regions are protected by the mask. Base implant is performed as shown in FIG. This implant is subsequently annealed to produce P
Topographical dopants are diffused from the BJT polysilicon layer 64 to form an intrinsic base region. In a preferred embodiment, this base implant uses energy between about 30 and 100 keV, with a preferred base implant energy of about 30 to 50.
It is keV. The dose for this implant is preferably about 3 × 10 13
To 8 × 10 15 . In a preferred embodiment, annealing the structure for 900-900 minutes.
Performed by heating to 950 ° C., resulting in a thickness of between about 1000 and 2000 Angstroms,
A p-type base region is obtained having a dopant concentration of about 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3 , preferably about 5 × 10 18 / cm 3 .
【0045】代替的な実施形態においては、真性ベース
のイオン注入は、ポリシリコン層64が形成される前に、
エピタキシャルシリコン層上に直接に実行される。真性
ベースがどのようにして形成されるかとは無関係に、拡
散補償領域23は、真性ベース領域(拡散補償領域を越え
た部分)のホウ素濃度以上のホウ素濃度を有することが
好ましい。In an alternative embodiment, the intrinsic-based ion implantation is performed before the polysilicon layer 64 is formed.
Performed directly on the epitaxial silicon layer. Regardless of how the intrinsic base is formed, the diffusion compensation region 23 preferably has a boron concentration that is equal to or higher than the boron concentration of the intrinsic base region (a portion beyond the diffusion compensation region).
【0046】図17に示されているように、最終的に抵抗
及びコンタクト32(図1に示す)の一部となる領域70a
及び70dを露出するようにマスクが形成される。加え
て、このマスクはベースコンタクト(図1参照)が形成
されることになる領域を露出している。これらの領域は
好ましくは、約1×1019から1×1020/cm3の間の濃
度、好ましくは約6×1019/cm3のドーパント濃度へ
と、ホウ素を用いてp+にドープされる。このp+マスク
は除去され、別のマスクがデバイス表面上に形成され
て、最終的にバイポーラトランジスタのエミッタコンタ
クト、コレクタコンタクト、ソース/ドレーンコンタク
ト、及びMOSトランジスタのゲートとして用いられる
ことになる領域68a, 68b及び68cが露出される。これら
の領域68a, 68b及び68cはヒ素注入を用いて、約100keV
のエネルギーでもって、約5×1019から1×1020/cm3
の濃度へとn+にドープされる。上述したように、PM
OSゲートはn+又はp+であり、従ってn+又はp+マス
クの何れかに含まれる。次いで、約1000から1200オング
ストロームの間の厚みを有する窒化膜67が、下側にある
ポリシリコンのエッチングによるアンダカットを防止
し、リンク状のイオン注入がゲート及びエミッタ内へと
入るのを防止する目的で堆積される。ポリシリコン層64
は次いで、900℃において15分間アニーリングされる。As shown in FIG. 17, a region 70a that will eventually become part of the resistor and contact 32 (shown in FIG. 1).
And a mask is formed to expose 70d. In addition, the mask exposes the area where the base contact (see FIG. 1) will be formed. These regions are preferably p + doped with boron to a concentration of between about 1 × 10 19 and 1 × 10 20 / cm 3 , preferably about 6 × 10 19 / cm 3. It This p + mask is removed and another mask is formed on the device surface to eventually be used as the emitter contact, collector contact, source / drain contact of the bipolar transistor and the gate of the MOS transistor 68a. , 68b and 68c are exposed. These regions 68a, 68b and 68c are about 100 keV with arsenic implant.
With the energy of about 5 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3
N + to a concentration of. As mentioned above, PM
The OS gate is n + or p + and is therefore included in either the n + or p + mask. Then, a nitride film 67 having a thickness of between about 1000 and 1200 angstroms prevents undercutting due to the etching of the underlying polysilicon and prevents link-like ion implantation into the gate and emitter. It is deposited for the purpose. Polysilicon layer 64
Is then annealed at 900 ° C. for 15 minutes.
【0047】次に、窒化膜表面状にマスクが形成され
て、バイポーラトランジスタのベース、エミッタ、及び
コレクタコンタクトと、NMOS及びPMOSトランジ
スタのソース、ゲート、及びドレーンが保護される。塩
素による化学的なドライエッチングの結果、図18に示す
構造が得られる。このエッチングは、バイポーラのベー
スと、MOSFETのゲートに隣接するエピタキシャル
領域とが、元来のエピタキシャル表面よりも約1000から
2000オングストロームだけ下方にエッチングされるよう
にして行われる。Next, a mask is formed on the surface of the nitride film to protect the base, emitter and collector contacts of the bipolar transistor and the sources, gates and drains of the NMOS and PMOS transistors. As a result of chemical dry etching with chlorine, the structure shown in FIG. 18 is obtained. This etching begins at the base of the bipolar and the epitaxial region adjacent to the gate of the MOSFET starting at about 1000 times less than the original epitaxial surface.
It is done as if it were etched down by 2000 Angstroms.
【0048】工程の次の手順が、図19に示されている。
エッチングマスクは除去される。軽くドープされたドレ
ーン(LDD)のイオン注入が行われ、この場合にNMO
Sトランジスタのソース及びドレーンは、約20から50ke
Vの注入エネルギー、好ましくは約20から40keVの注入エ
ネルギーを用いて、リンの如きn形ドーパントを用いて
軽くイオン注入される。この注入の結果、約5×1017か
ら1×1019/cm3のドーパント濃度を有し、NMOSゲ
ートとセルフアラインされたソース及びドレーン領域72
が得られる。キャップ酸化膜を成長させるための酸化工
程の後に、BF2の如きドーパントを用いたp形LDDが、
バイポーラトランジスタ及びPMOSトランジスタの表
面全体にわたって行われ、PMOSトランジスタのソー
ス及びドレーンとバイポーラトランジスタのベース領域
とがマスクによって露出される。エミッタコンタクトと
セルフアラインされた、より強くドープされたp形領域
(図示せず)が、バイポーラトランジスタのベースに形
成され、またゲートとセルフアラインされた、より強く
ドープされたp形領域76が、PMOSトランジスタのゲ
ートの周囲に形成される。領域76(及びより強くドープ
されたバイポーラのベースにおけるp形領域)において
結果的に得られる合計のドーパント濃度は、約5×1017
から1×1019/cm3の間である。注入エネルギーは好ま
しくは、約40から60keVである。図示の如く、より強く
ドープされたウェルの連結がまた、NMOSコンタクト
からPMOSコンタクトへと拡散される。さらに、エミ
ッタ領域27bは上側のエミッタコンタクト27aから拡散さ
れ、強くドープされた真性ベース領域はベースコンタク
トから拡散されている。The next step in the process is shown in FIG.
The etching mask is removed. Ion implantation of a lightly doped drain (LDD) is performed, in this case NMO
The source and drain of the S-transistor are about 20 to 50 ke
Lightly ion-implanted with an n-type dopant such as phosphorus with an implant energy of V, preferably about 20-40 keV. This implant results in source and drain regions 72 having a dopant concentration of approximately 5 × 10 17 to 1 × 10 19 / cm 3 and self-aligned with the NMOS gate.
Is obtained. After the oxidation process to grow the cap oxide film, p-type LDD using a dopant such as BF 2 is performed.
Over the entire surface of the bipolar and PMOS transistors, the source and drain of the PMOS transistor and the base region of the bipolar transistor are exposed by the mask. A more highly doped p-type region (not shown) self-aligned with the emitter contact is formed at the base of the bipolar transistor, and a more heavily doped p-type region 76 self-aligned with the gate is formed. It is formed around the gate of the PMOS transistor. The resulting total dopant concentration in region 76 (and the p-type region in the more heavily doped bipolar base) is about 5 × 10 17
To 1 × 10 19 / cm 3 . The implantation energy is preferably about 40 to 60 keV. As shown, more heavily doped well connections are also diffused from the NMOS contact to the PMOS contact. Further, the emitter region 27b is diffused from the upper emitter contact 27a and the heavily doped intrinsic base region is diffused from the base contact.
【0049】さて図20を参照すると、窒化膜がデバイス
表面からはぎ取られ、低温酸化膜(LTO)堆積が行われ
る。図示しないシリサイド除外マスクが、シリサイドの
形成が望ましくないポリシリコン領域上(例えば抵抗の
中央部上)において、デバイス上に形成される。酸化膜
は次いでエッチバックされ、当業者に周知の手段を用い
て、ソースコンタクト、ドレーンコンタクト、ゲート、
エミッタコンタクト、ベースコンタクト、及びコレクタ
コンタクトの露出された側部上においてスペーサ酸化膜
が残される。図20に示すマスクが次いで、バイポーラの
エミッタ、NMOS及びPMOSトランジスタのゲー
ト、及び抵抗上の少なくとも側壁酸化膜を保護するため
に、デバイス上に形成される。このデバイスは約1分間
BOEでエッチングされ、そして図21に示すようにし
て、抵抗/ベースコンタクト、コレクタコンタクト、及
びNMOS及びPMOSトランジスタのソース及びドレ
ーンコンタクトの側壁から酸化膜が除去される。代替的
な実施形態においては、側壁酸化膜はポリシリコンの側
壁上へと、米国特許出願第07/503,491号に開示された
プロセスに従って選択的に形成される。この出願の開示
内容は全ての面において、ここで番号を参照することに
よって本明細書中に取り入れるものとする。Referring now to FIG. 20, the nitride film is stripped from the device surface and low temperature oxide (LTO) deposition is performed. A silicide exclusion mask, not shown, is formed on the device over the polysilicon regions where silicide formation is not desired (eg, over the center of the resistor). The oxide is then etched back and the source contact, drain contact, gate,
Spacer oxide is left on the exposed sides of the emitter, base and collector contacts. The mask shown in Figure 20 is then formed over the device to protect the bipolar emitters, the gates of the NMOS and PMOS transistors, and at least the sidewall oxide over the resistors. The device is BOE etched for about 1 minute and the oxide is removed from the sidewalls of the resistor / base contact, the collector contact, and the source and drain contacts of the NMOS and PMOS transistors, as shown in FIG. In an alternative embodiment, sidewall oxide is selectively formed on the sidewalls of polysilicon according to the process disclosed in US patent application Ser. No. 07 / 503,491. The disclosure of this application in all respects is incorporated herein by reference to the numbers herein.
【0050】図22を参照すると、マスクが形成されてお
り、強いp+(BF2)イオン注入が図示された領域、即
ちPMOSトランジスタのソース/ドレーン領域と、バ
イポーラトランジスタの真性ベース領域において行われ
る。このイオン注入の目的は、ソース/ドレーン領域と
真性ベース領域の抵抗をさらに低下させることにある。
このイオン注入は、約40から60keVの間のエネルギーを
用いる。同様に図23に示されているように、n+(ヒ
素)イオン注入が、ソース/ドレーン領域を形成すると
共にそれらの抵抗を減ずる目的でもって、NMOSトラ
ンジスタのソース/ドレーン領域において実行される。
このヒ素イオン注入は、約50から100keVの間のエネルギ
ーを用いる。次いでデバイスは任意に、約10から30分間
にわたって約900から950℃の温度において、又は短時間
熱処理(アニーリング)プロセスを用いて、約10から30
秒にわたって1000から1100℃の温度においてアニーリン
グされる。Referring to FIG. 22, a mask is formed and a strong p + (BF 2 ) ion implantation is performed in the regions shown, namely the source / drain regions of the PMOS transistor and the intrinsic base region of the bipolar transistor. . The purpose of this ion implantation is to further reduce the resistance of the source / drain regions and the intrinsic base region.
This ion implantation uses energy between about 40 and 60 keV. Similarly, as shown in FIG. 23, n + (arsenic) ion implantation is performed in the source / drain regions of the NMOS transistors with the purpose of forming the source / drain regions and reducing their resistance.
This arsenic implant uses energy between about 50 and 100 keV. The device is then optionally about 10 to 30 at a temperature of about 900 to 950 ° C. for about 10 to 30 minutes, or using a short time annealing process.
Annealed at a temperature of 1000 to 1100 ° C. for seconds.
【0051】次に、チタン、モリブデン、タンタル、タ
ングステンその他の耐火金属層が、デバイス表面全体に
わたって堆積される。当業者に周知の手段を用いて、堆
積された金属がポリシリコンと接触する領域において、
この層は金属シリサイドを形成するように加熱される。
未反応の残存金属が次いでデバイスからエッチングによ
り除去され、図24に示す如き構造が残される。この図に
示されているように、エミッタのシリサイドコンタクト
48は、片側の側壁酸化膜から他の側の側壁酸化膜まで、
エミッタコンタクトの水平上部表面全体にわたって延在
する。バイポーラのポリシリコンベースコンタクト(図
示せず)は、その水平方向の上面全体と、それらの垂直
な側壁に沿って、シリサイドで被覆される。加えて、シ
リサイドコンタクトは垂直な側壁から、単結晶のベース
の水平方向の上面に沿って、エミッタの側壁酸化膜に完
全に至るまで延在する。コレクタコンタクト20上のシリ
サイド80は、コレクタコンタクトの両方の垂直側壁に沿
って延伸し、またこのコンタクトの水平方向上面全体に
わたって延伸し、フィールド酸化膜領域22b及び22c上で
終端している。NMOSポリシリコンコンタクト28上の
シリサイド54aは、フィールド酸化膜領域22cから、この
コンタクトの垂直側壁を上昇し、その上面に広がり、コ
ンタクトの垂直部分を下がって、NMOSトランジスタ
の単結晶のソース領域に至る。さらに、このシリサイド
はこのコンタクトから、ソース/ドレーン領域の水平方
向上面に広がって、ゲートの側壁酸化膜に至る。バイポ
ーラのエミッタと同様に、NMOSトランジスタのポリ
シリコンゲートは、上面全体にわたって一方の側壁酸化
膜から他方の側壁酸化膜まで延在するシリサイド50を含
む。Next, a refractory metal layer of titanium, molybdenum, tantalum, tungsten or the like is deposited over the device surface. In the area where the deposited metal contacts polysilicon using means well known to those skilled in the art,
This layer is heated to form a metal silicide.
Unreacted residual metal is then etched away from the device, leaving the structure as shown in FIG. As shown in this figure, the silicide contact of the emitter
48 is from the side wall oxide film on one side to the side wall oxide film on the other side,
It extends over the entire horizontal upper surface of the emitter contact. Bipolar polysilicon-based contacts (not shown) are covered with silicide along their entire horizontal top surface and along their vertical sidewalls. In addition, the silicide contacts extend from the vertical sidewalls along the horizontal top surface of the single crystal base, all the way to the sidewall oxides of the emitter. The silicide 80 on the collector contact 20 extends along both vertical sidewalls of the collector contact and over the entire horizontal top surface of the contact, terminating on field oxide regions 22b and 22c. The silicide 54a on the NMOS polysilicon contact 28 rises from the field oxide region 22c to the vertical sidewalls of this contact, extends to the top surface thereof, and descends the vertical portion of the contact to the single crystal source region of the NMOS transistor. . Further, the silicide extends from this contact to the horizontal upper surface of the source / drain region and reaches the sidewall oxide film of the gate. Similar to a bipolar emitter, the polysilicon gate of an NMOS transistor includes a silicide 50 that extends from one sidewall oxide to the other sidewall oxide over the entire top surface.
【0052】ポリシリコンのウェルタップ32もまた、シ
リサイド54bで覆われており、これはコンタクトの両方
の垂直側壁と水平上面とを覆っている。さらに、このシ
リサイドはトランジスタの上面にわたって、トランジス
タのゲートの側壁酸化膜に至るまで広がっている。PM
OSゲートはその水平上面に広がるシリサイド52を含
み、これに対してPMOSソースコンタクトはその水平
上面、垂直側壁、及びゲートの側壁酸化膜に至るまでの
ドレーンの水平上面にわたって広がるシリサイド54cを
含む。The polysilicon well tap 32 is also covered with a silicide 54b, which covers both the vertical sidewalls and the horizontal top surface of the contact. Further, this silicide extends over the upper surface of the transistor to the sidewall oxide film of the gate of the transistor. PM
The OS gate includes a silicide 52c that extends over its horizontal top surface, whereas the PMOS source contact includes a silicide 54c that extends over its horizontal top surface, vertical sidewalls, and the horizontal top surface of the drain to the sidewall oxide of the gate.
【0053】ここに開示したコンタクトの形態は、側壁
のポリシリコンコンタクト片のシリサイド化を通じてソ
ース/ドレーンの抵抗の減少をもたらし、それによって
CMOSトランジスタの電流駆動性能を増大させ、ポリ
シリコン−シリコンの接触抵抗を排除する。電流はこの
側壁のシリサイドを通じて運ばれ、エピタキシャルシリ
コン−ポリシリコンの界面を通じて運ばれるものではな
いから、この側壁のスペーサ酸化膜を除去し、この側壁
をシリサイド化することにより、ポリシリコンのソース
/ドレーンとエピタキシャルシリコンソース/ドレーン
の重なり合いの減少が得られる。これによりCMOSト
ランジスタのアクティブ領域は小さくなり、高い記憶密
度がもたらされる。The contact morphology disclosed herein results in reduced source / drain resistance through silicidation of the sidewall polysilicon contact strips, thereby increasing the current drive performance of the CMOS transistor and the polysilicon-silicon contact. Eliminate resistance. Since the current is carried through the silicide on the sidewall and not through the epitaxial silicon-polysilicon interface, the spacer oxide film on the sidewall is removed and the sidewall is silicidized, so that the polysilicon source / drain is formed. And reduced epitaxial silicon source / drain overlap. This reduces the active area of the CMOS transistor, resulting in high storage density.
【0054】スペーサ側壁酸化膜を除去し、真性ベース
のポリシリコン側壁をシリサイド化することにより、真
性ベースの抵抗が減じられ、かくしてポリシリコン−シ
リコンの接触抵抗が高いことによる問題は排除され、バ
イポーラトランジスタの電気特性が増大される。真性ベ
ースの側壁ポリシリコンをシリサイド化し、ベースのポ
リシリコンとエピタキシャルシリコンベースの重なり合
いを減ずることを通じて、バイポーラトランジスタの幾
何形状が減じられる。従って、真性ベースの抵抗の低さ
と相俟って、より低い真性ベース接合容量が得られる。
また、側壁のシリサイド化に基づくバイポーラトランジ
スタのアクティブ領域の低減はまた、コレクタ−基板の
接合容量を減少させ、これによってトランジスタの電気
特性を向上させる。さらにまた、シリサイド化されたポ
リシリコンをシリサイド化されたシリコンコレクタに接
触させるための、コレクタ側壁ポリシリコンのシリサイ
ド化は、ポリシリコンからシリコンへの接触抵抗を排除
することによって、コレクタ抵抗を減少させる。この低
減された抵抗は、コレクタ領域をスケーリングすること
を可能とし、かくしてコレクタ−基板の静電容量の減少
と、記憶密度の増大が可能となる。By removing the spacer sidewall oxide and siliciding the polysilicon sidewalls of the intrinsic base, the resistance of the intrinsic base is reduced, thus eliminating the problem of high polysilicon-silicon contact resistance. The electrical characteristics of the transistor are increased. Through siliciding the sidewall polysilicon of the intrinsic base and reducing the overlap of the base polysilicon and the epitaxial silicon base, the bipolar transistor geometry is reduced. Thus, in combination with the low resistance of the intrinsic base, a lower intrinsic base junction capacitance is obtained.
Also, reducing the active area of the bipolar transistor due to sidewall silicidation also reduces the collector-substrate junction capacitance, thereby improving the transistor's electrical characteristics. Furthermore, silicidation of the collector sidewall polysilicon to contact the silicided polysilicon to the silicided silicon collector reduces collector resistance by eliminating polysilicon to silicon contact resistance. . This reduced resistance allows the collector region to be scaled, thus reducing collector-substrate capacitance and increasing storage density.
【0055】局所的な相互接続部分の側壁のシリサイド
化は、相互接続部分の抵抗を2分の1に改善し、それに
よって回路の性能を向上させると考えられる。本発明に
よりシリサイド化されたポリシリコンは、接地タップに
適用された場合に、ドーピングされたポリシリコンから
基板へではなく、シリサイド化されたポリシリコンタッ
プの側壁を通じて基板へと電流を導通させることによ
り、接地タップ抵抗を減少させる。It is believed that local interconnect sidewall silicidation improves the interconnect resistance by a factor of 2, thereby improving circuit performance. The silicided polysilicon according to the present invention, when applied to the ground tap, conducts current through the sidewalls of the silicided polysilicon tap to the substrate rather than from the doped polysilicon to the substrate. , Reduce the ground tap resistance.
【0056】図25は製造工程における次の手順を示して
おり、そこにおいては酸化膜56が堆積され、マスクされ
てコンタクトホールが形成されている。デバイスの表面
には金属が堆積され、マスクされ、選択領域からエッチ
ングされて、図26に示すようなデバイスが提供される。
代替的な実施形態においては、コンタクトホールはタン
グステンで充填され、エッチバックされて、金属の相互
接続層を堆積する前に、平坦な表面が形成される。その
後、付加的なメタライゼーション層が形成され、デバイ
スはパッシベーションされる。FIG. 25 shows the next procedure in the manufacturing process, in which an oxide film 56 is deposited and masked to form contact holes. Metal is deposited on the surface of the device, masked and etched from selected areas to provide the device as shown in FIG.
In an alternative embodiment, the contact holes are filled with tungsten and etched back to form a planar surface prior to depositing the metal interconnect layer. Thereafter, an additional metallization layer is formed and the device is passivated.
【0057】III.結論 上述した説明は例示的であることを意図したものであ
り、限定的なものでないことが理解されよう。本発明の
多くの修正及び設計変更例は、ここでの開示を検討する
ことによって、当業者には明らかなものである。本発明
は場合によっては特定のドーパント濃度に関して例示し
たが、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のデ
バイスの多くの特徴について多様な範囲のドーパント濃
度を用いることができることが明らかである。さらに、
本発明はBiCMOSデバイスについて例示したのであ
るが、バイポーラデバイスを含む他の構造も同様にして
製造できる。従って本発明の範囲は、これまでの記述に
よってではなく、請求の範囲とそれらの全範囲における
均等物とに鑑みて決定されなければならない。III. Conclusion It will be understood that the above description is intended to be illustrative and not limiting. Many modifications and variations of the present invention will be apparent to those of skill in the art upon reviewing the disclosure herein. Although the invention has been illustrated with reference to specific dopant concentrations in some cases, it will be apparent that a wide range of dopant concentrations can be used for many features of the devices of the invention without departing from the scope of the invention. further,
Although the invention has been illustrated with respect to BiCMOS devices, other structures, including bipolar devices, can be similarly manufactured. Therefore, the scope of the invention should be determined not by the above description, but by the claims and their equivalents in their full scope.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、拡散補償領
域においてホウ素を選択的に取り込むことによって、フ
ィールド酸化に際して真性ベースのホウ素偏析を補償
し、フィールド酸化膜に近い領域における反転する傾向
を減少させることができる。拡散補償領域はまたフィー
ルド酸化膜における酸化物の電荷をも補償し、P形ベー
ス領域の反転又はそれに対する寄与を防止する。このよ
うに真性ベースのホウ素偏析と酸化物の電荷の両者を補
償することにより、エミッタ−分離酸化膜のエッジにお
いて所望のベース状態を維持することができ、ICEOを
低減することができる。過剰のICEOを低減することで
歩留まりの悪化を防ぎ、機能性の喪失を防止し、及び/
又は異常な回路動作を防止することが可能となる。また
拡散補償領域の取り込みは、デバイスの寄生容量を僅か
だけしか増大せず、製造プロセスの複雑性も最小限しか
増大しない。As described above, according to the present invention, boron is sequestered selectively in the diffusion compensation region to compensate for intrinsic base boron segregation during field oxidation, and to prevent the tendency to invert in a region close to the field oxide film. Can be reduced. The diffusion compensation region also compensates for the oxide charge in the field oxide, preventing inversion or contribution to the P-type base region. In this way, by compensating both the boron segregation of the intrinsic base and the charge of the oxide, the desired base state can be maintained at the edge of the emitter-isolation oxide film, and I CEO can be reduced. Prevent deterioration of the yield by reducing the excess I CEO, to prevent loss of functionality, and /
Alternatively, it is possible to prevent abnormal circuit operation. Also, the inclusion of the diffusion compensation region only slightly increases the parasitic capacitance of the device and minimally increases the complexity of the manufacturing process.
【図1】本発明の1つの実施例によるBiCMOS構造
の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a BiCMOS structure according to one embodiment of the present invention.
【図2】本発明の1つの実施例によるバイポーラ構造の
断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a bipolar structure according to one embodiment of the present invention.
【図3】本発明の1つの実施例によるバイポーラ構造の
平面図である。FIG. 3 is a plan view of a bipolar structure according to one embodiment of the present invention.
【図4】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの製
造段階を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図5】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの製
造段階を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図6】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの製
造段階を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図7】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの製
造段階を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図8】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの製
造段階を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図9】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの製
造段階を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図10】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図11】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図12】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図13】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図14】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図15】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図16】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図17】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図18】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図19】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図20】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図21】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図22】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図23】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図24】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図25】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
【図26】本発明を取り入れたBiCMOSデバイスの
製造段階を示す断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of a BiCMOS device incorporating the present invention.
2 NPNトランジスタ 4 NMOSトランジスタ 6 PMOSトランジスタ 10 基板 12 Pウェル 14 Nウェル 16 埋込層 17 コレクタシンク 18 ベース 19 チャネルストップ 20 コレクタコンタクト 22a, 22b, 22c, 22d 分離酸化膜領域 23 拡散補償領域 24 抵抗 26 ベースコンタクト 27a エミッタコンタクト 27b エミッタ領域 28 NMOSドレーンコンタクト 30 NMOSゲート 31 フィールド酸化膜領域 32a NMOSソース/ウェルタップ 32b PMOSドレーン 34 PMOSゲート 36 PMOSソース/ウェルタップコンタクト 54a, 54b, 54c, 54d シリサイドコンタクト 2 NPN transistor 4 NMOS transistor 6 PMOS transistor 10 substrate 12 P well 14 N well 16 buried layer 17 collector sink 18 base 19 channel stop 20 collector contact 22a, 22b, 22c, 22d isolation oxide region 23 diffusion compensation region 24 resistance 26 Base contact 27a Emitter contact 27b Emitter region 28 NMOS drain contact 30 NMOS gate 31 Field oxide film region 32a NMOS source / well tap 32b PMOS drain 34 PMOS gate 36 PMOS source / well tap contact 54a, 54b, 54c, 54d Silicide contact
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成6年3月18日[Submission date] March 18, 1994
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図1】 [Figure 1]
【図2】 [Fig. 2]
【図3】 [Figure 3]
【図4】 [Figure 4]
【図5】 [Figure 5]
【図6】 [Figure 6]
【図7】 [Figure 7]
【図8】 [Figure 8]
【図9】 [Figure 9]
【図10】 [Figure 10]
【図11】 FIG. 11
【図12】 [Fig. 12]
【図13】 [Fig. 13]
【図14】 FIG. 14
【図15】 FIG. 15
【図16】 FIG. 16
【図17】 FIG. 17
【図18】 FIG. 18
【図19】 FIG. 19
【図20】 FIG. 20
【図21】 FIG. 21
【図22】 FIG. 22
【図23】 FIG. 23
【図24】 FIG. 24
【図25】 FIG. 25
【図26】 FIG. 26
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 マイケル・グラビシッチ アメリカ合衆国カリフォルニア州95128サ ン・ホセ,メンカー・アヴェニュー・692─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 29/73 (72) Inventor Michael Gravisic 9595 San San Jose, Menker Avenue, California, USA 692
Claims (21)
域との交差個所において拡散補償領域を形成するための
方法であって、真性ベース領域がアクティブ領域内に配
置され、第1の導電形を有するものにおいて、 a)アクティブ領域を被覆し、分離酸化膜とアクティブ
領域との交差個所においてエッジを有するマスクを形成
する段階と、 b)マスクにより露出された領域に第1の導電形のドー
パントを注入する段階と、 c)ドーパントを注入個所から横方向へとマスクの一部
の下側へと拡散して拡散補償領域を形成する段階と、 d)マスクにより露出された領域をドライエッチングす
る段階と、及び e)エッチングされた領域にフィールド酸化膜を形成す
る段階とからなる方法。1. A method for forming a diffusion compensation region at an intersection of an intrinsic base region and an isolation oxide film region of a BJT, wherein the intrinsic base region is disposed in an active region, and a first conductivity type is formed. A) covering the active region and forming a mask having an edge at the intersection of the isolation oxide and the active region; and b) adding a dopant of the first conductivity type to the region exposed by the mask. Implanting, c) laterally diffusing the dopant from the implant site underneath a portion of the mask to form a diffusion compensation region, and d) dry etching the region exposed by the mask. And e) forming a field oxide film in the etched region.
2つの酸化膜の間に挟み込まれた窒化膜を含む、請求項
1の方法。2. The mask used in the implantation step is
The method of claim 1 including a nitride film sandwiched between two oxide films.
の領域において2つの酸化膜の間でアンダカットされ
る、請求項2の方法。3. The method according to claim 2, wherein the nitride film in the mask is undercut between the two oxide films in the region of the edge portion of the mask.
らに、2つの酸化膜の間に挟み込まれた窒化膜のエッジ
に隣接するスペーサ酸化膜を含む、請求項2の方法。4. The method of claim 2 wherein the mask used in the implant step further comprises spacer oxide adjacent the edge of the nitride sandwiched between the two oxides.
ブ領域との交差個所にあるマスクのエッジ部分におい
て、マスクの上面を画定する、請求項2の方法。5. The method of claim 2 wherein one oxide defines a top surface of the mask at an edge of the mask at the intersection of the isolation oxide and the active area.
ントである、請求項1の方法。6. The method of claim 1, wherein the first conductivity type dopant is a P-type dopant.
6の方法。7. The method of claim 6, wherein the P-type dopant is boron.
域との交差個所において拡散補償領域を形成するための
方法であって、真性ベース領域がアクティブ領域内に配
置され、第1の導電形を有するものにおいて、 a)エピタキシャルシリコン表面上に、第1の酸化膜
と、窒化膜と、第2の酸化膜とを形成する段階と、 b)選択領域において窒化膜と第2の酸化膜とを除去し
て、アクティブ領域を被覆し分離酸化膜とアクティブ領
域との交差個所においてエッジを有するマスクを形成す
る段階と、 c)マスクにより露出された領域に第1の導電形のドー
パントを注入する段階と、 d)ドーパントを注入個所から横方向へとマスクの一部
の下側へと拡散して拡散補償領域を形成する段階と、 e)マスクにより露出された領域をドライエッチングす
る段階と、及び f)エッチングされた領域にフィールド酸化膜を形成す
る段階とからなる方法。8. A method for forming a diffusion compensation region at an intersection of an intrinsic base region and an isolation oxide film region of a BJT, wherein the intrinsic base region is disposed in an active region and a first conductivity type is formed. A) a) forming a first oxide film, a nitride film, and a second oxide film on the surface of the epitaxial silicon; and b) forming a nitride film and a second oxide film in the selected region. Removing to form a mask covering the active region and having an edge at the intersection of the isolation oxide and the active region; and c) implanting a dopant of the first conductivity type in the region exposed by the mask. D) diffusing the dopant laterally from the implant site down the portion of the mask to form a diffusion compensation region, and e) dry etching the region exposed by the mask. The method comprises the step and, and f) a step of forming a field oxide film on the etched region.
ブ領域との交差個所にあるマスクのエッジ部分におい
て、マスクの上面を画定する、請求項8の方法。9. The method of claim 8, wherein the second oxide defines a top surface of the mask at an edge portion of the mask at the intersection of the isolation oxide and the active area.
パントである、請求項8の方法。10. The method of claim 8, wherein the first conductivity type dopant is a P-type dopant.
項10の方法。11. The method of claim 10, wherein the P-type dopant is boron.
て、 a)エピタキシャルシリコン表面上にアクティブ領域と
分離酸化膜領域とを画定する段階と、 b)アクティブ領域を被覆し、分離酸化膜領域とアクテ
ィブ領域との交差個所にエッジを有するマスクを形成す
る段階と、 c)分離酸化膜領域とアクティブ領域との交差個所にお
いてマスクにより露出された領域に第1の導電形のドー
パントを注入する段階と、 d)ドーパントを注入個所から横方向へとマスクの一部
の下側へと拡散して拡散補償領域を形成する段階と、 e)マスクにより露出された領域をドライエッチングす
る段階と、 f)エッチングされた領域にフィールド酸化膜を形成す
る段階と、 g)エミッタコンタクトをアクティブ領域上に形成する
段階と、及び h)第2の導電形のドーパントをエミッタコンタクトか
らアクティブ領域内へと拡散してエミッタを形成する段
階とからなる方法。12. A method for manufacturing a BJT, comprising: a) defining an active region and an isolation oxide region on an epitaxial silicon surface; and b) coating the active region and an isolation oxide region. Forming a mask having an edge at the intersection with the active region; and c) implanting a dopant of the first conductivity type into the region exposed by the mask at the intersection of the isolation oxide region and the active region. D) diffusing the dopant laterally from the implant site underneath a portion of the mask to form a diffusion compensation region, e) dry etching the region exposed by the mask, f) Forming a field oxide in the etched region, g) forming an emitter contact on the active region, and h) a second conductive layer. The method comprising the step of forming an emitter in the form of a dopant to diffuse into the active region from the emitter contact.
が、2つの酸化膜の間に挟み込まれた窒化膜を含む、請
求項12の方法。13. The method of claim 12, wherein the mask used in the implanting step comprises a nitride film sandwiched between two oxide films.
パントであり、第2の導電形のドーパントがn形ドーパ
ントである、請求項12の方法。14. The method of claim 12, wherein the first conductivity type dopant is a p-type dopant and the second conductivity type dopant is an n-type dopant.
項14の方法。15. The method of claim 14, wherein the P-type dopant is boron.
領域との交差個所において拡散補償領域を有するバイポ
ーラトランジスタであって、真性ベース領域がアクティ
ブ領域内に配置され、第1の導電形を有するものにおい
て、拡散補償領域が、 a)アクティブ領域を被覆し、分離酸化膜とアクティブ
領域との交差個所においてエッジを有するマスクを形成
する段階と、 b)マスクにより露出された領域に第1の導電形のドー
パントを注入する段階と、 c)ドーパントを注入個所から横方向へとマスクの一部
の下側へと拡散して拡散補償領域を形成する段階と、 d)マスクにより露出された領域をドライエッチングす
る段階と、及び e)エッチングされた領域にフィールド酸化膜を形成す
る段階とによって形成されてなるバイポーラトランジス
タ。16. A bipolar transistor having a diffusion compensation region at an intersection of an intrinsic base region of a BJT and an isolation oxide film region, wherein the intrinsic base region is arranged in an active region and has a first conductivity type. A) a diffusion compensation region comprises: a) forming a mask which covers the active region and has an edge at the intersection of the isolation oxide film and the active region; and b) a first conductivity type in the region exposed by the mask. The step of: d) implanting the dopant of step c); d) diffusing the dopant laterally from the point of implantation down the portion of the mask to form a diffusion compensation region; and d) drying the area exposed by the mask. A bipolar transistor formed by etching, and e) forming a field oxide film in the etched region. Register.
パントである、請求項16のバイポーラトランジスタ。17. The bipolar transistor of claim 16, wherein the first conductivity type dopant is a P type dopant.
項17のバイポーラトランジスタ。18. The bipolar transistor of claim 17, wherein the P-type dopant is boron.
ーラトランジスタであって、分離酸化膜と、真性ベース
領域、エミッタ領域及び拡散補償領域を備えたアクティ
ブ領域とを有し、真性ベース領域と拡散補償領域とが第
1の導電形からなり、エミッタ領域がこれと反対の第2
の導電形からなるものにおいて、拡散補償領域が水平に
対して約85から約90度の間の角度を有する境界面に沿っ
て分離酸化膜に当接し、拡散補償領域が真性ベース領域
と分離酸化膜領域が交差する個所において形成されてい
る、バイポーラトランジスタ。19. A bipolar transistor manufactured on a semiconductor wafer, comprising an isolation oxide film and an active region having an intrinsic base region, an emitter region and a diffusion compensation region, the intrinsic base region and the diffusion compensation region. And are of the first conductivity type and the emitter region is of the opposite second type.
Of the conductivity type, the diffusion compensation region abuts the isolation oxide film along an interface having an angle of about 85 to about 90 degrees with respect to the horizontal, and the diffusion compensation region separates from the intrinsic base region and the isolation oxidation region. A bipolar transistor formed at the intersection of the film regions.
内へと導入されて第1の導電形を形成し、これと反対の
第2の電荷キャリヤがコレクタ及びエミッタ領域内へと
注入されて第2の導電形を形成している、請求項19のバ
イポーラトランジスタ。20. A first charge carrier is introduced into the intrinsic base region to form a first conductivity type and an opposite second charge carrier is injected into the collector and emitter regions. 20. The bipolar transistor of claim 19, forming two conductivity types.
電形がn形である、請求項19のバイポーラトランジス
タ。21. The bipolar transistor of claim 19, wherein the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US970093A | 1993-01-27 | 1993-01-27 | |
| US009700 | 1993-01-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077096A true JPH077096A (en) | 1995-01-10 |
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ID=21739207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6007547A Pending JPH077096A (en) | 1993-01-27 | 1994-01-27 | Completely enclosed self-aligned separation process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077096A (en) |
-
1994
- 1994-01-27 JP JP6007547A patent/JPH077096A/en active Pending
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