JPS6398144A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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JPS6398144A
JPS6398144A JP61242941A JP24294186A JPS6398144A JP S6398144 A JPS6398144 A JP S6398144A JP 61242941 A JP61242941 A JP 61242941A JP 24294186 A JP24294186 A JP 24294186A JP S6398144 A JPS6398144 A JP S6398144A
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JP
Japan
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layer
base
collector
bipolar transistor
resist
Prior art date
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Pending
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JP61242941A
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English (en)
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Koichiro Ishibashi
孝一郎 石橋
Osamu Minato
湊 修
Toshio Sasaki
敏夫 佐々木
Shigeru Honjo
本城 繁
Toshiaki Masuhara
増原 利明
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0921Means for preventing a bipolar, e.g. thyristor, action between the different transistor regions, e.g. Latchup prevention

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子の製造方法に係り、特にCMO3
の製造方法で、高性能なバイポーラトランジスタを製造
するのに好適な半導体素子の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来CMOSの製造方法でバイポーラトランジスタを製
造する方法としては、特開昭57−192064号に記
載のように、バイポーラトランジスタのエミッタ、ベー
ス、コレクタのオーミックff電極を得るための高濃度
拡散層を、MOSFETの素子分離層をマスクとしてイ
オン注入する方法があった。
しかし、この方法はバイポーラトランジスタの性能に影
響するベース及びコレクタの寄生抵抗については配慮さ
れていなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術の断面図を第2図に示す。第2図において、1
はエミッタ電極を取り出すための高濃度N層、2はベー
ス電極を取り出すための高濃度P層、3はコレクタ電極
を取り出すための高濃度N層、4はP型のベース層、5
はコレクタ層、6゜7.8.9は素子分離層で同一基板
上に形成したMoSトランジスタも同様の素子分離層で
絶縁される。上記従来技術では、ベース電極を取り出す
ための高濃度層からエミツタ層の下の部分のベースの活
性領域までの抵抗すなわち、ベースの寄生抵抗は7なる
素子分離層があるために、すなわちSi基体に段差がで
きるために分離層下のベース層が薄くなり、寄生抵抗が
増大してバイポーラトランジスタの動作性能が低下して
しまうという問題があった。
また、コレクタに対しても抵抗増大という同様な問題が
あったゆ 本発明の目的は、上記問題を解決し、0MO8を製造す
るための製造工程を用いて、ベース及びコレクタの寄生
抵抗の少ない、高性能バイポーラトランジスタを0MO
8と同一基板上に実現することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、エミッタ、ベース、コレクタそれぞれのオ
ーミックコンタクトを取るための高濃度層の少なくとも
一つを、MOSFETのゲート電極又はレジストをマス
クとしてイオン注入をすることにより達成される。
〔作用〕
上記の手段により、ベース及びコレクタから、バイポー
ラトランジスタの活性領域まで、シリコンの段差がなく
なるので、ベース及びコレクタの寄生抵抗を小さくする
ことができる。また、高性能のバイポーラトランジスタ
をMOSFETの製造方法とほぼ同じ製造工程を用いて
製造することができるため、低価格で高速度、低消費電
力性能をもつLSIを提供することができる。
〔実施例〕
第1図は1本発明の第1の実施例の製造方法によって形
成したバイポーラトランジスタの概略断面図である0図
において、1はエミッタとなる第一導電型の高濃度不純
物ドープ層、2はベースのオーミックコンタクトを取る
ための第二導電型の高濃度不純物ドープ層、3はコレク
タのオーミックコンタクトを取るための第一導電型の高
濃度不純物ドープ層である。また、4はベースとなる第
二導電型の不純物ドープ層、5はコレクタとなる第一導
電型の不純物ドープ層又は半導体基体である。10.1
1及び12Bは同一基板上に作られるMOSFETのゲ
ート電極及び酸化膜と同−掃通のエミッタ、ベース、コ
レクタを分離する層で。
それぞれ導電層及び絶縁層から成っている。14及び1
5は素子を分離するための絶線層で同一基板に形成した
Mos+−ランジスタを分離する層と同じである。本実
施例によれば、2なろベースのコンタクトを取るための
高濃度層から、1なるエミッタの下の部分のベース層す
なわち、ベースの活性領域まで、シリコン基体に段差を
なくすことができるので、ベース抵抗を軽減することが
できる。また、コレクタについても同様なことがいえる
第1の実施例のバイポーラトランジスタを0MOSFE
Tを作る場合と同様のプロセスで作ることを示したのが
第3図である本実施例では、理解容易にするために、N
型基体上にN !MO3FET。
P型MOSFETとNPN型バイポーラ1〜ランジスタ
を同時に形成する例を示す。
まず、第3図(a)に示すように、N型半導体基体5に
N型MO5FETを形成すめためのPウェル21及びバ
イポーラトランジスタのベースとなる2層4を形成した
後、素子分離層14,15゜16.17を形成しする。
この時2層4及び21は同じ層を用いてもよい。その後
MOSFETのゲート絶縁膜18,19.20を形成す
る。次に第3図(b)に示すように、MOSFETのゲ
ート電極10.11,22.23を形成する。次に第3
図(c)に示すように、PMO8の部分をレジスト27
でおおい、NMO8のソース、ドレイン30.31へド
ナーのイオン注入を行なう。このとき、同時にバイポー
ラトランジスタのベース電極となる部分をレジスト26
でおおい、エミツタ層28及びコレクタのオーミックコ
ンタクトとを取るための高濃度N型不純物層を形成する
0次に第3図(d)に示すように、NMO8の部分をレ
ジスト33でおおい、PMOLのソース、ドレイン35
.36を、アクセプタをイオン注入することにより形成
する。同時にレジスト32で、バイポーラトランジスタ
のエミッタ及びコレクタをおおいベース34のオーミッ
クコンタクトを取るための高淵度P層を形成することが
できる。その後第3図(e)に示すように、層間絶縁膜
37゜39.41,43,45,47,49.51を形
成、コンタクトホールを設けた後各電Vi38゜40.
42,44,46,48.50を形成する。
上述の如き実施例によれば、Pウェル21とベース層4
に同じ層を用いれば、NMO3FETとPMOSFET
を同一基体上に作るCMOSFET (7)工程で、ベ
ース及びコレクタの寄生抵抗の小さい高性能なバイポー
ラトランジスタを作ることができる。
第4図は、本発明の第2の実施例を示したものである。
本実施例においては、エミッタ、ベース。
コレクタそれぞれのオーミックコンタクトを取るための
高濃度不純物層を作るためのマスクとして第1の実施例
に示したような導電層を使用せず、レジストのみを用い
て選択的なイオン注入を施したものである。本実施例に
おいても、半導体基体に段差がないので、ベース及びコ
レクタの寄生抵抗の少ないバイポーラトランジスタを作
ることが可能である。また、本実施例においては、8M
O3及びPMO3のソース、ドレインに選択イオン注入
するためのマスクであるレジストをバイポーラトランジ
スタの高濃度不純物層を作る際のイオン注入のマスクと
して利用できる。したがって、本実施例のバイポーラト
ランジスタも、第1の実施例同様、0MOSFETの製
造工程で作ることができる。
第5図は本発明の第3の実施例を示したものである。本
実施例において1は第一導電体から成るエミツタ層、5
2.53は同一基板上に作られたMOSFETのゲート
絶縁膜で作られた絶縁膜、54はMOSFETと同じS
i系導電層で作られたエミッタ電極である。本実施例で
はエミツタ層1は、あらかじめ導電層54に含まれてい
る第一導電層を作るための不純物を基板に拡散して作る
ことができる。本実施例においても、半導体基体に段差
がなく、ベース及びコレクタの寄生抵抗の少ないバイポ
ーラトランジスタを実現することができる。
第6図は、第3の実施例をCMOSFETを作る場合と
同様のプロセスで作ることを示したものである9本実施
例では理屏を容品にするために。
M型基板上にN型MO5FET、P型MO5FETとN
PN型バイポーラトランジスタを同時に形成する場合を
示す。
まず第6図(a)に示すように、N型半導体基体5にN
型MO5FETを形成するためのPウェル21及びバイ
ポーラトランジスタのベースとなる2層4を形成後、素
子分離層14,15,16゜17を形成する。この時P
M4及びウェル21は同じ層を用いてもよい6次に、M
OSFETのゲート絶縁膜18a、18b、19,20
を形成するが、この時この絶縁膜を選択的にエツチング
して、ゲート絶縁膜18aと18bの間のSi基体を露
出させる。次に第6図(6)に示すようにMOSFET
のゲート電極22.23及びバイポーラトランジスタの
エミッタ電極56を形成する。
この電極にはイオン注入又は拡散により、ドナーイオン
を含ませる。次に第6図(Q)に示すように、バイポー
ラトランジスタのコレクタのオーミックコンタクトを取
るための高濃度N層29及びNMO8のソース、ドレイ
ン30,31を、ドナーをイオン注入することにより形
成する。さらに、バイポーラトランジスタのベースのオ
ーミックコンタクトを取るための高濃度P型層28、及
びPMO8のソース、ドレイン35.36を、アクセプ
タをイオン注入することにより形成する。また、これは
イオン注入された不純物を活性化するためのアニール時
において、56に含まれているドナーが拡散し、エミツ
タ層28を形成する。その後第6図(d)に示すように
1層間絶縁膜37゜43.45,47..49,51,
57を形成、コンタクトホールを設けた後、各電極38
,42゜44.46,48,50を形成する。このよう
に、本実施例においては、18a及び18bの絶縁膜の
間にSi基体を露出するための工程を必要とするが、そ
れを除いては、0MOSFETの工程で、ベース及びコ
レクタの寄生抵抗の小さい高性能なバイポーラトランジ
スタを作ることができる。
第7図は第3の実施例のバイポーラトランジスタを4つ
のMOSFETと2つの高抵抗負荷から成るスタティッ
クランダムアクセスメモリの周辺回路に用いた場合の実
施例である0図において、58はメモリセルの駆動MO
SFETのゲート電極、62はメモリセルの転送MOS
FETのゲート電極である。スタテックランダムアクセ
スメモリを製造する際には、駆動MO3FETのゲート
電極58と転送MOSFETのソースとなるn型の高濃
度拡散層61とを接続する必要がある。そのため、ゲー
ト絶縁膜を形成後その一部を選択的にエツチングし、そ
の後ゲート電極を形成して58と61を接続する。この
とき、バイポーラトランジスタを作るために必要なゲー
ト酸化膜52゜53のエツチングを行なうことができる
。すなわち、第5図に示したバイポーラトランジスタは
スタティックランダムアクセスメモリのセルを形成する
工程を利用して製造することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、MOSFETの
製造プロセス、特に0MOSFETの製造プロセスにわ
ずかは修正を加えるだけで、ベースの寄生抵抗を従来の
製造方法の約3分の1程度に低減したバイポーラトラン
ジスタを容易に製造することができる。
なお、実施例では、N型基板上Pウェルを形成する形式
の0MO8の製造工程で説明したが、P型基板上にNウ
ェルを形成するCMOSの製造工程にも適用できること
は言うまでもなく、また、実施例の説明に用いた不純物
の形名、ウェルの形名が逆であっても、実施例の場合と
効果は同一である。
【図面の簡単な説明】
第1図は9本発明の第1の実施例のバイポーラトランジ
スタの断面図、第2図は、従来技術により製造したバイ
ポーラトランジスタの断面図、第3図(a)〜(e)は
、第1の実施例のバイポーラトランジスタの製造工程断
面図、第4図は、本発明の第2の実施例のバイポーラト
ランジスタの断面図、第5図は1本発明の第3の実施例
のバイポーラトランジスタの断面図、第6図(a)〜(
d)は本発明の第3の実施例のバイポーラトランジスタ
の製造工程断面図、第7図は1本発明の第3の実施例の
断面図である。 1・・・エミツタ層、2・・・ベース高濃度不純物層、
3・・・コレクタ高濃度不純物層、4・・・ベース層、
5・・・コレクタ層、10〜11・・・ゲート電極、1
4〜15・・・素子分離層。 代理人 弁理士 小川勝馬![− 茅1m 第20 年4!121 り  −し77雨1J灸牟千し野)層   I替 11
  アートε桟卒す図 C失) 穿5図 茅7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、同一基板上にNMOSFETとPMOSFET及び
    バイポーラトランジスタを集積した半導体素子において
    、該バイポーラトランジスタのエミッタ又は、ベース又
    は、コレクタ又はその複数電極のオーミック電極を得る
    ための高濃度拡散層の形成を該MOSFETとゲート電
    極と同じ層をマスクとしてイオン注入を行なうことによ
    り自由整合的に行なうことを特徴とする半導体素子の製
    造方法。 2、上記製造方法で、レジストをマスクとしてイオン注
    入を行なうことを特徴とする第1項記載の半導体素子の
    製造方法。
JP61242941A 1986-10-15 1986-10-15 半導体素子の製造方法 Pending JPS6398144A (ja)

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