JPH09205159A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH09205159A
JPH09205159A JP8032799A JP3279996A JPH09205159A JP H09205159 A JPH09205159 A JP H09205159A JP 8032799 A JP8032799 A JP 8032799A JP 3279996 A JP3279996 A JP 3279996A JP H09205159 A JPH09205159 A JP H09205159A
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JP
Japan
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film
forming
region
polysilicon film
substrate
Prior art date
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Application number
JP8032799A
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English (en)
Inventor
Osamu Yaida
収 八井田
Koji Nomura
幸司 野村
Takaaki Negoro
宝昭 根来
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャネルドープやフィールドドープの再分布
を抑え、かつ界面準位も抑える。 【解決手段】 MOSトランジスタのソース・ドレイン
接合、及びバイポーラトランジスタのベース、エミッ
タ、コレクタ領域を形成した後、ポリシリコン膜30を
堆積し、リンを拡散させて低抵抗化する。コンタクトホ
ール領域のポリシリコン膜30及びその下の酸化膜を除
去してコンタクトホール32を形成した後、ポリシリコ
ン膜30上からアルミニウム膜34をスパッタリング法
により堆積し、写真製版とエッチングによりアルミニウ
ム膜34とポリシリコン膜30とをゲート電極及び配線
にパターン化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はMOS型半導体装
置、又はMOSトランジスタとバイポーラトランジタス
タが同一基板に形成されているBiCMOS型半導体装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOS型半導体装置及びBiCMOS型
半導体装置では、MOSトランジスタのゲート電極とし
てポリシリコンを用いたものとアルミニウムなどのメタ
ル膜を用いたもののいずれもが実施されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】MOSトランジスタの
うちメタルゲート電極を用いたものは、界面準位が多い
問題があり、一方ポリシリコンゲート電極を用いたもの
はゲート電極とメタル配線が別になるため製造工程数が
多くなる問題がある。
【0004】BiCMOS型半導体装置で、ポリシリコ
ンゲート電極を用いたものでは、バイポーラトランジス
タを形成する際のベース拡散用の熱処理時にはMOSト
ランジスタのチャネルに既に導入されたチャネルドープ
の再分布が大きくなったり、アイソレーションのための
フィールドドープの再分布が大きくなったりするため、
ベースの強い拡散ができず、MOSトランジスタだけで
なくバイポーラトランジスタの高耐圧化が困難となる。
【0005】一方、メタルゲート電極のBiCMOS型
半導体装置では、ベース、エミッタの形成及びソース・
ドレインの形成後にMOSトランジスタのチャネルドー
プを行ない、ゲート電極を形成するため、チャネルドー
プ後に再分布を起こす熱処理の工程がないため、チャネ
ルドープの再分布は抑えられ、MOSトランジスタ特性
の制御性はよくなる。しかし、ゲート電極がメタルであ
るため、界面準位が多く、信頼性に問題がある。
【0006】そこで、本発明はMOSトランジスタにお
いては、メタルゲート電極を用いた場合の界面準位の多
い問題を解決し、ポリシリコンゲート電極を用いた場合
の工程数の多い問題を解決することを目的とするもので
ある。また、本発明をBiCMOS型半導体装置に適用
する際には、ポリシリコンゲートBiCMOSにおける
チャネルドープやフィールドドープの再分布を抑え、か
つメタルゲートBiCMOSでの界面準位の多い問題を
解決することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のMOS型半導体
装置は、ゲート電極が下層のポリシリコン膜とその上に
直接接触して形成されたメタル膜との二層構造をなし、
そのメタル膜が配線と一体的に形成され、かつソース領
域及びドレイン領域のコンタクトホールを介して基板と
接触している。
【0008】本発明のBiCMOS型半導体装置は、上
記構造のMOSトランジスタとバイポーラトランジタス
タとが同一半導体基板に形成されたものであり、そのバ
イポーラトランジタスタは、その配線が下層のポリシリ
コン膜とその上に直接接触して形成されたメタル膜との
二層構造をなし、そのメタル膜がベース領域、エミッタ
領域及びコレクタ領域のコンタクトホールを介して基板
と接触している。
【0009】本発明のMOS型半導体装置の製造方法
は、次の工程(A)から(D)を含んでいる。(A)基
板にソース・ドレイン接合を形成する工程、(B)ゲー
ト領域にゲート酸化膜を形成した後、そのゲート酸化膜
上から基板全面にポリシリコン膜を形成する工程、
(C)そのポリシリコン膜及びその下の酸化膜に対し、
コンタクトホールを形成するためのパターン化を施す工
程、(D)ポリシリコン膜上から基板全面にメタル膜を
形成し、そのメタル膜とポリシリコン膜に対してゲート
電極及び配線を形成するためのパターン化を施す工程。
【0010】本発明のBiCMOS型半導体装置の製造
方法は、次の工程(A)から(D)を含んでいる。
(A)基板にPチャネルトランジスタのソース・ドレイ
ン接合、Nチャネルトランジスタのソース・ドレイン接
合、及びバイポーラトランジスタのベース、エミッタ、
コレクタ領域を形成する工程、(B)ゲート領域にゲー
ト酸化膜を形成した後、そのゲート酸化膜上から基板全
面にポリシリコン膜を形成する工程、(C)そのポリシ
リコン膜及びその下の酸化膜に対し、コンタクトホール
を形成するためのパターン化を施す工程、(D)ポリシ
リコン膜上から基板全面にメタル膜を形成し、そのメタ
ル膜とポリシリコン膜に対してゲート電極及び配線を形
成するためのパターン化を施す工程。
【0011】
【実施例】図1から図3により本発明をBiCMOS型
半導体装置に適用した実施例を製造方法とともに示す。
MOSトランジスタへの適用は、そのうちのMOSトラ
ンジスタ部分の製造方法及びその構造として含まれてい
る。
【0012】(A)P型シリコン基板2の全面を高温の
酸化雰囲気にさらし、シリコン酸化膜を成長させた後、
写真製版とエッチングによりその酸化膜に埋込み領域の
開口パターンを形成する。その後、全面にアンチモン膜
を堆積し、200〜300℃で熱拡散させて埋込層4を
形成する。ウエハ全面のシリコン酸化膜を剥離した後、
シラン化合物とリン化合物を高温(約1200℃)で分
解反応させて基板上にN型単結晶シリコンをエピタキシ
ャル成長させる。そのエピタキシャル層6の厚さは約1
4μmとする。
【0013】(B)エピタキシャル層6上にフィールド
酸化膜となるシリコン酸化膜8を約8000Åの厚さに
形成し、分離領域10のシリコン酸化膜を除去してアイ
ソレーションパターンを形成する。シリコン酸化膜が除
去された分離領域10にボロンをイオン注入法などによ
り導入する。12aはボロン導入領域である。
【0014】(C)ドライブ酸化を行なって分離領域1
0からエピタキシャル層6にボロン拡散層12aを形成
する。Pウエルを形成する領域の酸化膜8を除去し、P
ウエル用の不純物ボロンをイオン注入した後、ドライブ
酸化を行なってPウエル14を形成する。
【0015】(D)ベース領域及びPチャネルMOSト
ランジスタのソース・ドレイン領域の酸化膜8を除去
し、P型不純物のボロンをイオン注入法により導入す
る。その導入されたボロンを熱拡散(1100℃)でド
ライブ酸化をして、ベース領域16、PチャネルMOS
トランジスタのソース・ドレイン領域18を形成する。
【0016】(E)エミッタ領域、コレクタコンタクト
領域、及びNチャネルMOSトランジスタのソース・ド
レイン領域の酸化膜8を除去し、N型不純物のリンを気
相成長させたPSG膜からの固相拡散により導入し、そ
の導入されたリンを熱拡散(1050℃)でドライブ酸
化をして、エミッタ領域20、コレクタコンタクト領域
21、及びNチャネルMOSトランジスタのソース・ド
レイン領域22を形成する。
【0017】(F)写真製版とエッチングにより、MO
Sトランジスタのゲート領域とコンタクトホール領域の
酸化膜8を除去するようにパターン化を施した後、膜厚
500〜1500Åのゲート酸化膜24とコンタクトホ
ール領域の酸化膜を形成する。
【0018】(G)PチャネルMOSトランジスタのチ
ャネル領域以外をフォトレジスト26で被い、しきい値
電圧制御用のボロンイオン28をチャネルドープとして
注入する。ここまでの工程は既知である。
【0019】(H)フォトレジスト26を除去した後、
ポリシリコン膜30を例えば2000Åの厚さに堆積
し、その上にリンを堆積してポリシリコン膜30に拡散
させて低抵抗化する。基板の拡散領域とコンタクトをと
るコンタクトホール領域のポリシリコン膜30及びその
下の酸化膜を写真製版とエッチングにより除去し、コン
タクトホール32を形成する。
【0020】(I)ポリシリコン膜30上からアルミニ
ウム膜34をスパッタリング法により堆積し、写真製版
とエッチングによりアルミニウム膜34とポリシリコン
膜30とをゲート電極及び配線にパターン化する。その
後、パッシベーション膜を形成する。2層配線とする場
合にはパッシベーション膜に代えて層間絶縁膜を形成
し、2層目のアルミニウム配線を形成した後にパッシベ
ーション膜を形成する。
【0021】図3(I)にはパッシベーション膜などは
描かれていないが、NチャネルMOSトランジスタ、P
チャネルMOSトランジスタ、及びNPNバイポーラト
ランジスタが完成した状態として描かれている。
【0022】MOSトランジスタでは、ゲート電極は下
層のポリシリコン膜30とその上に直接接触して形成さ
れたアルミニウム膜34との二層構造となっている。配
線も下層のポリシリコン膜30とその上に直接接触して
形成されたアルミニウム膜34との二層構造となってお
り、ゲート電極と配線は一体的に形成されている。配線
と基板とを接続するために、ソース領域上及びドレイン
領域上にはコンタクトホールが形成され、二層構造の配
線のうちアルミニウム膜34がコンタクトホールを介し
て基板と接触している。
【0023】バイポーラトランジタスタにおいてもその
配線が下層のポリシリコン膜30とその上に直接接触し
て形成されたアルミニウム膜34との二層構造となって
いる。配線と基板とを接続するために、ベース領域上、
エミッタ領域上及びコレクタ領域上にはコンタクトホー
ルが形成され、二層構造の配線のうちアルミニウム膜3
4がそのコンタクトホールを介して基板と接触してい
る。
【0024】実施例における不純物の導入方法は、イオ
ン注入法でも拡散法でもよく、またP型不純物はボロン
でもBF2でもよく、N型不純物はリンでも砒素でもよ
い。ポリシリコン膜上に形成するメタル膜は、純アルミ
ニウム膜の他、アルミニウムにわずかのSiやCuを含
有したアルミニウム合金膜など、一般に半導体装置のゲ
ート電極材料や配線材料として使用されているものであ
ればいずれであってもよい。
【0025】
【発明の効果】本発明ではMOSトランジスタのゲート
電極を下層のポリシリコン膜とその上に直接接触して形
成されたメタル膜との二層構造とし、そのメタル膜が配
線と一体的に形成され、かつソース領域及びドレイン領
域のコンタクトホールを介して基板と接触するようにし
たので、従来のアルミニウムゲートのMOSトランジス
タの欠点とされる界面準位によるしきい値のばらつき
を、量産精度で±0.5Vであったものを±0.2V以
下に改善することができる。また、BT(バイアステス
ト)によるしきい値のシフトも殆どなくなり、信頼性を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を製造方法とともに示す製造工程の前
段部の工程断面図である。
【図2】同実施例を製造方法とともに示す製造工程の中
段部の工程断面図である。
【図3】同実施例を製造方法とともに示す製造工程の後
段部の工程断面図である。
【符号の説明】
2 シリコン基板 8 酸化膜 16 ベース領域 18,22 ソース・ドレイン領域 20 エミッタ領域 21 コレクタコンタクト領域 24 ゲート酸化膜 30 ポリシリコン膜 32 コンタクトホール 34 アルミニウム膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート電極が下層のポリシリコン膜とそ
    の上に直接接触して形成されたメタル膜との二層構造を
    なし、そのメタル膜は配線と一体的に形成され、かつソ
    ース領域及びドレイン領域のコンタクトホールを介して
    基板と接触していることを特徴とするMOS型半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 MOSトランジスタとバイポーラトラン
    ジタスタが同一基板に形成されているBiCMOS型半
    導体装置において、 MOSトランジスタはゲート電極が下層のポリシリコン
    膜とその上に直接接触して形成されたメタル膜との二層
    構造をなし、そのメタル膜が配線と一体的に形成され、
    かつソース領域及びドレイン領域のコンタクトホールを
    介して基板と接触しているものであり、 バイポーラトランジタスタは、その配線が下層のポリシ
    リコン膜とその上に直接接触して形成されたメタル膜と
    の二層構造をなし、そのメタル膜がベース領域、エミッ
    タ領域及びコレクタ領域のコンタクトホールを介して基
    板と接触しているものであることを特徴とするBiCM
    OS型半導体装置。
  3. 【請求項3】 以下の工程(A)から(D)を含むMO
    S型半導体装置の製造方法。 (A)基板にソース・ドレイン接合を形成する工程、
    (B)ゲート領域にゲート酸化膜を形成した後、そのゲ
    ート酸化膜上から基板全面にポリシリコン膜を形成する
    工程、(C)そのポリシリコン膜及びその下の酸化膜に
    対し、コンタクトホールを形成するためのパターン化を
    施す工程、(D)ポリシリコン膜上から基板全面にメタ
    ル膜を形成し、そのメタル膜とポリシリコン膜に対して
    ゲート電極及び配線を形成するためのパターン化を施す
    工程。
  4. 【請求項4】 以下の工程(A)から(D)を含むBi
    CMOS型半導体装置の製造方法。 (A)基板にPチャネルトランジスタのソース・ドレイ
    ン接合、Nチャネルトランジスタのソース・ドレイン接
    合、及びバイポーラトランジスタのベース、エミッタ、
    コレクタ領域を形成する工程、(B)ゲート領域にゲー
    ト酸化膜を形成した後、そのゲート酸化膜上から基板全
    面にポリシリコン膜を形成する工程、(C)そのポリシ
    リコン膜及びその下の酸化膜に対し、コンタクトホール
    を形成するためのパターン化を施す工程、(D)ポリシ
    リコン膜上から基板全面にメタル膜を形成し、そのメタ
    ル膜とポリシリコン膜に対してゲート電極及び配線を形
    成するためのパターン化を施す工程。
JP8032799A 1996-01-26 1996-01-26 半導体装置とその製造方法 Pending JPH09205159A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253376A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253376A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

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