JPS6088455A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPS6088455A
JPS6088455A JP58197155A JP19715583A JPS6088455A JP S6088455 A JPS6088455 A JP S6088455A JP 58197155 A JP58197155 A JP 58197155A JP 19715583 A JP19715583 A JP 19715583A JP S6088455 A JPS6088455 A JP S6088455A
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/40—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00 with at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of IGFETs with BJTs
    • H10D84/401—Combinations of FETs or IGBTs with BJTs

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、同一半導体基板内にバイポーラ素子とジャ
ンクションFET (J−FET)とを備えた半導体装
置およびその製造方法に関する。
(ロ)従来技術 従来、この種の半導体装置は、バイポーラ素子が形成さ
れた後に、J、FETが形成されている。
そのため、バイポーラプロセスとJ−FETプロセスと
が必要になるために、素子製造工程が長く複雑になると
いう欠点がある。また、上記理由により、バイポーラ素
子の特性が変動するという欠点がある。
一方、J−FETのいわゆるトップゲートを高濃度で形
成すると、ソース/ドレインに直接接触している為、”
ゲート−ソース間、ゲート−ドレイン間の寄生容量か大
きくなり、高周波特性が得にくいという欠点がある。ま
た、同様の理由により、ゲート−ソース間、ゲート−ド
レイン間の耐圧が低くなるという欠点がある。
(ハ)目的 この発明はバイポーラ素子とJ −F E Tとを備え
た半導体装置を比較的簡単な工程でもって形成し得る半
導体装置およびその製造方法を提供することを目的とし
ている。
また、この発明の他の目的は、バイポーラ素子とJ−F
ETとを備えた半導体装置において、バイポーラ素子の
特性変動が少ない半導体装置およびその製造方法を提供
することを目的としている。
さらに、この発明の他の目的は、バイポーラ素子とJ−
F、ETとを備えた半導体装置において、J−FETO
高周波特性を向上し得るとともに、ゲート−ソース間、
ゲート−ドレイン間の耐圧を高くずことができる半導体
装;6およびその製造方法を提供することにある。
(ニ)構成 第1の発明に係る半導体装置は、同一半導体基板内にバ
イポーラ素子とジャンクションF E ’I’とを備え
た半導体装置であって、 前記バイポーラ素子は、高濃度不純物層である外部ベー
ス層に対して、低濃度不純物層である内部ベース層及び
エミツタ層とが自己整合によって形成されており、かつ
、前記エミツタ層が前記外部ベース層に直接接しないよ
うに内部ベース層と外部ベース層との間に中濃度不純物
層を形成したものであり、 前記ジャンクションFETは、高濃度不純物層であるソ
ースおよびドレインに対して、低濃度不純物層であるチ
ャンネル及びトップゲートとが自己整合によって形成さ
れており、かつ、前記トップゲートがソースおよびドレ
インに直接接しないようにチャンネルと前記ソースおよ
びドレイン間に中濃度の不純物層を形成したことを特徴
としている。
第2の発明にかかる半導体の製造方法は、同一半導体基
板内にバイポーラ素子とジャンクションFETとを備え
た半導体装置の製造方法であって、高濃度不純物層であ
るバイポーラ素子の外部ベース層とジャンクシミ1ンF
ETのソース、ドレインとを同時に形成する工程と、 少なくとも前記バイポーラ素子のエミツタ層領域と前記
ジャンクションF E Tのチャンネル領域とを除外し
た半導体基板表面に選択酸化膜を形成する工程と、 選択酸化膜が形成された半導体基板に低濃度不純物層で
あるバイポーラ素子の内部ベース層を形成すべき不純物
イオンを打ち込む工程と、前記内部ベース層の不純物イ
オンの打ち込み後に、前記内部ベース層の不純物濃度よ
りもさらに低濃度のジャンクションFETのチャンネル
層を形成すべき不純物イオンを打し込む工程と、前記内
部ベース層およびチャンネル層の各イオン打ち込みが行
われた半導体基板を熱処理して、バイポーラ素子の内部
ベース層とジャンクションFETのチャンネル層を同時
に形成する熱処理工程と、 バイポーラ素子のエミツタ層およびジャンクションl?
E Tのトップゲートを形成する不純物を同時または個
別に不純物が与えられた半導体基板を熱処理して、前記
エミツタ層およびトップゲートを同時に形成するととも
に、バイポーラ素子の外部ベース層の横拡がりを利用し
て、内部ベース層と外部ベース層との間に中濃度不純物
層を形成し、一方、ジャンクシジンFETのソース、ド
レイン層の横拡がりを利用して、ソース−チャンネル間
、ドレイン−チャンネル間にそれぞれ中濃度不純物層を
形成する工程を具備したことを特徴としている。
(ホ)実施例 第1図は第1の発明に係る半導体装置の一実施例の構造
を略示した断面図である。
同図において、100はバイポーラ素子としてのバイポ
ーラトランジスタ、200は接合型電界効果トランジス
タ(ジャンクションFET)である。
このバイポーラトランジスタlOOおよびジャンクショ
ンFET200はP型のシリコン基板よりなる同一の半
導体基板1に形成されている。
まず、バイポーラトランジスタlOOの構成を説明する
。
102はN生埋め込み拡散層、103はN型のエピタキ
シャル層であって、特にコレクタを形成する。
104は半導体基板1に形成された各素子を分離するた
めの1)生型の分離拡散層である。105はN+型のコ
レクタ・ウメールである。
106は■)+生型の高濃度不純物層である外部ベース
層である。この外部ベース層106は中濃度不純物層で
あるP”1Ft168を介してr)型の内部ベース層(
INTl?lN5ICBASH) 107に接続してい
る。109はN生型の不純物層であるエミツタ層である
。前記内部ベース1m107及びエミツタ層109は、
外部ベース層106に対して自己整合により形成される
。
特に、エミツタ層109は外部ベース層106に、直接
に接していない。
110は選択酸化膜であって、エミッタ領域を画する縁
部は、いわゆるバーズ・ピーク(bird’5beak
)を形成している。111はエミツタ層109を形成す
るためにN型不純物を添加して被着された多結晶シリコ
ン層、112は基板表面を覆うシリコン酸化膜である。
113Aは外部ベース層106に接続するベース電極、
113Bばコレクタウオール105に接続するコレクタ
電極、113Cば多結晶シリコン層111に接続するエ
ミッタ電極である。
次に、ジャンクションFET200の構成を説明する。
ジャンクションFBT200は前述したバイポーラトラ
ンジスタ100と類似の構成を有する。すなわち、20
2はN生型埋め込み拡散層、203ばエピタキシャル層
よりなるバックゲート、204は分離拡散層である。2
06および206 “は、高濃度不純物層であるl) 
++ lff1であって、特に、206はソース、20
61はドレインを示している。ソース206およびドレ
イン206 ′は中濃度不純物層であるPN208を介
してチャンネルFt 207にそれぞれ接続される。チ
ャンネル層207は前記バイポーラトランジスタ100
の内部ヘース15107よりも低不純物濃度のP−Ji
ffよりなる。209はN生型のトップゲートである。
前記チャンネル層207およびトップゲート209はソ
ース206、ドレイン2061に対して、自己整合によ
り形成される。特に、トップゲート209は高濃度不純
物層であるソース206およびドレイン2061に直接
に接していない。
210は選択酸化膜であって、トップゲート領域を画す
る縁部は、いわゆるバーズ・ピーク(bird’s b
eak)を形成している。211はトップゲート209
を形成するためにN型不純物を添加して被着された多結
晶シリコン層、212は基板表面を覆うシリコン酸化膜
である。
213^はソース電極、213Bはトルイン電極、21
3Cはゲート電極をそれぞれ示している。
なお、第1図には表れていないが、ジャンクションFE
T200においζ、チャンネル層207のソース及びド
レインに面さない側の縁部に沿ってN+層が形成されて
おり、このN中層によってトップゲート209とバソク
ゲ−1−203とが短絡されている。
次に、第1図に示した半導体装置の製造方法について説
明する。
第2図は第2の発明に係る製造方法の一実施例を示す説
明図である。同図において、第1図と同一部分は同一符
号で示している。
(a+ p型の半導体基板1の所定位置にN生埋め込み
拡散層102および202を形成し、さらに、その基板
表面にエピタキシャル層を成長させる。このエピタキシ
ャル層は分離拡散[104,204によって、各素子ご
とに分離される結果、バイポーラトランジスタ100に
おいてはコレクタ屓103が、ジャンクションFET2
00にあってはバンクゲート203が、それぞれ形成さ
れる。また、バイポーラトランジスタ100にあっては
、コレクタの直列抵抗を下げるためにコレクタウオール
105が形成される。
このとき、ジャンクションFET200においては、チ
ャンネル層207のソース及びドレインに面さない側の
縁部の濃度が特に高くなるという不都合を避けるために
、−前記縁部に沿って、トップゲート209とバックゲ
ー1〜203とを短絡するN中層が同時に形成される(
ただし、同図fa)には表れてし)ない)。同図に示ず
121.221は基板表面に形成されるシリコン酸化膜
である。なお、説明の都合上、各素子上のシリコン酸化
膜などを二つ符号で示しているが、これらは−回の処理
で一体に形成されるものであることは勿論である。
(b1次に、シリコン酸化8121.221を除去し、
基板表面にSi3N 4膜を形成する。このとき、Si
3N4膜と半導体基板1との間には、両者の熱膨張係数
の差を緩和するため、バ、7ド・シリコン酸化膜123
.223を介在させる。しかして、バイポーラトランジ
スタ100のエミ・ツタ領域、ジャンクシジンFE′r
200のトップゲート領域にあたる部分のSi3 N 
4膜122.222を残し、他のSia N 4膜を選
択除去する。
(C)外部ベース層106 、ソース206およびドレ
イン206 °を形成する部分以外をホトレジスト24
.224で覆う。その上から、P型不純物であるボロン
をイオン打ち込みする。
(dlホトレジスト124.224を除去した後、熱処
理することにより、選択酸化膜110.220が形成さ
れるとともに、P÷十型の外部ヘースl1ii106 
、ソース206およびドレイン206′が形成される。
しかして、各Si3 N 4膜1225.222の縁部
は盛り上がり、その下方には選択酸化によるバーズ・ビ
ーク125.225が形成される。
(01次に、Sia N 4 膜122.222を除去
し、ジー?7クシヨンFET200のトップゲート領域
にあたる部分をホトレジスト230で覆う。そして、バ
イポーラトランジスタ200の内部ベース層10.を形
成ずべき不純物濃度でもってボロンをイオン打ち込みす
る。ここで、123 °、223’は前記Sia N 
41fi130.230の下方にあったバット・シリコ
ン酸化膜である。
(fl前記イイオン打込みの後、ホトレジスト230を
除去する。そして、ジャンクションFET200のチャ
ンネル層207を形成すべき不純物濃度でもってボロン
をイオン打ち込みする。チャンネル層207を形成すべ
心不純物濃度は、前記内部ベース屓107の不純物濃度
よりもさらに低いので、チャンネル層207のイオン打
ら込みが、前記内部ベース屓107の不純物濃度に与え
る影響は無視できる。
もし、追加量が無視できない不純物濃度になる場合は、
バイポーラトランジスタ200の内部ベース層107を
形成するときのボロンイオンの打し込み量を減少させて
おくとよい。
(81次に、パッドシリコン酸化膜123 “、223
′ヲ除去したのち、エミツタ層109およびトップゲー
ト209を形成ずべきN型不純物が添加された多結晶シ
リコン膜126.226が形成される。
(hlエミ9ツタ領域およびトップゲート領域にあたる
部分以外の多結晶シリコン膜を選択除去した後、熱処理
を行う。これにより、バイポーラトランジスタ100に
おいては、エミツタ層109および内部ベース層107
が、一方、ジャンクションFE200にあっては、トソ
プゲ′−1〜209およびチャンネル層207が、それ
ぞれ形成される。また、この熱処理により、バイポーラ
トランジスタ100においては、外部ベース層106が
横に拡がる結果、P型の内部ベース屓107とP++型
の外部ベース層106との間に、前記両層の中間不純物
濃度を有したP+層108が形成される。一方、ジャン
クションFET200にあっては、ソース206および
ドレイン206 “が横に広がる結果、P−型のチャン
ネル層207とP+十型のソース206およびドレイン
206′との間に、前記両層の中間不純物濃度を有した
P層208がそれぞれ形成される。
いか、通常の半導体装置の製造方法と同様に、各電極が
形成される。
なお、上述の第2の発明の実施例では、バイポーラトラ
ンジスタ100のエミッタN109とジャンクションF
ET200のトップゲート209とを同時に形成すると
して説明した。しかし、それぞれに必要な不純物濃度が
異なる場合に、これらは個別に製造され得るものである
。
(へ)効果 この発明によれば、バイポーラ素子とジャンクションF
ETとが同時に形成されるため、素子製造工程が従来と
比較して、短縮、簡略化される。
したがって、半導体装置の製造の二Jストダウンおよび
、納期短縮をはかることができる。
また、この発明によれば、バイポーラ素子形成後のジャ
ンクションFETの形成に起因する、ノ\イボーラ素子
の特性変動がない。
さらに、この発明によれば、ジャンクションF゛ETの
トップゲートと高濃度不純物層であるソース、ドレイン
が直接接することがないため、ゲート・ドレイン間、ゲ
ート・ソース間の寄生容量をすくなくできるので、装置
の高周波特性を向上させることができる。また、同様の
理由により、ゲート・ドレイン間、ゲート・ソース間の
耐圧を向上することができる。しかして、ジャンクショ
ンFETのチャンネルJfjとソース・トレイン間には
、中間不純物層が形成されるため、ジャンクシジンFE
TのON抵抗が高くならないという別異の効果もそうす
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明に係る半導体装置の一実施例の構造
を略示した断面図、第2図は第2の発明に係る製造方法
の一実施例を示す説明図である。 100 ・・・バイポーラトランジスタ、200 ・・
・ジャンクションFET、103 ・・・コレクタ層、
106 ・・・外部ベース層、107 ・・・内部ベー
ス屓、109 ・・・エミツタ層、203 ・・・ハッ
クゲート203.206 ・・・ソース、2061 ・
・・トレイン206’、209 ・・・トップゲート。 特許出願人 ローム株式会社 代理人 弁理士 大 西 孝 治 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1.事件の表示 昭和58年特許願第19,715’5
号2、発明の名称 半導体装置およびその製造方法 3、補正をする晶 事件との 係 特許出願人

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一半導体基板内にバイポーラ素子とジャンクシ
    ョンFETとを備えた半導体装置において、前記バイポ
    ーラ素子は、高濃度不純物層である外部ベース層に対し
    て、低濃度不純物層である内部ベース層及びエミツタ層
    とが自己整合によって形成されており、かつ、前記エミ
    ツタ層が前記外部ベース層に直接接しないように内部ベ
    ース層と外部ベース層との間に中濃度不純物層を形成し
    たものであり、 前記ジャンクションFETは、高濃度不純物層であるソ
    ースおよびドレインに対して、低濃度不純物層であるチ
    ャンネル及びトップゲートとが自己整合によって形成さ
    れており、かつ、前記トップゲートがソースおよびドレ
    インに直接接しないようにチャンネルと前記ソースおよ
    びドレイン間に中濃度の不純物層を形成したことを特徴
    とする半導体装置。
  2. (2)前記バイポーラ素子およびジャンクション1?E
    Tに形成される中濃度不純物層はバーズ・ピーク状絶縁
    物の下面に形成されたものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  3. (3)同一半導体基板内にバイポーラ素子とジャンクシ
    ョンFE′rとを備えた半導体装置の製造方法においζ
    、 高濃度不純物層であるバイポーラ素子の外部ベース層と
    ジャンクションF E i”のソース、ドレインとを同
    時に形成する工程と、 少なくとも前記バイポーラ素子のエミツタ層領域と前記
    ジャンクションFETのチャンネル領域とを除外した半
    導体基板表面に選択酸化膜を形成する工程と、 選択酸化膜が形成された半導体基板に低濃度不純物層で
    あるバイポーラ素子の内部ベース層を形成すべき不純物
    イオンを打ぢ込む工程と、前記内部ベース層の不純物イ
    オンの打ち込み後に、前記内部ベース層の不純物濃度よ
    りもさらに低濃度のジャンクションF E 7Fのチャ
    ンネル層を形成すべき不純物イオンを打し込む工程と、
    前記内部ベース層およびチャンネル層の各イオン打ら込
    みが行われた半導体基板を熱処理して、バイポーラ素子
    の内部ベース層とジャンクションFETのチャンネル層
    を同時に形成する熱処理工程と、 バイポーラ素子のエミツタ層およびジャンクションFE
    Tのトップケートを形成する不純物を同時または個別に
    不純物が与えられた半導体基板を熱処理して、前記エミ
    ツタ層およびトップゲートを同時に形成するとともに、
    バイポーラ素子の外部ベース層の横拡がりを利用して、
    内部ベース層と外部ベース層との間に中濃度不純物層を
    形成し、一方、ジャンクションFETのソース、ドレイ
    ン層の横拡がりを利用して、ソース−チャンネル間、ド
    レイン−チャンネル間にそれぞれ中濃度不純物層を形成
    する工程を具備したことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  4. (4)前記選択酸化膜の一部にはバーズ・ピークが形成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
    の半導体の製造方法。
JP58197155A 1983-10-20 1983-10-20 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0682789B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5151765A (en) * 1988-05-20 1992-09-29 Fujitsu Limited Semiconductor device comprising high-speed and high-current transistors formed in a common substrate and having matched characteristics
EP0676802A1 (en) * 1994-03-31 1995-10-11 STMicroelectronics S.r.l. a method of manufacturing a semiconductor device with a buried junction

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