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JP3197061B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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JP3197061B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3197061B2
JP3197061B2 JP15631892A JP15631892A JP3197061B2 JP 3197061 B2 JP3197061 B2 JP 3197061B2 JP 15631892 A JP15631892 A JP 15631892A JP 15631892 A JP15631892 A JP 15631892A JP 3197061 B2 JP3197061 B2 JP 3197061B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バイCMOS集積回路
のように、バイポーラトランジスタとMOS型トランジ
スタとが同一基板上に形成される半導体装置の製造方法
に関するものである。
The present invention relates, as a by-CMOS integrated circuit, a method of manufacturing a semiconductor equipment which a bipolar transistor and a MOS transistor are formed on the same substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から用いられているバイCMOS集
積回路の一般的な構成は、図6に示されている。P型半
導体基板1上の領域には、バイポーラトランジスタが形
成されたバイポーラ部101と、P型MOSトランジス
タおよびN型MOSトランジスタが形成されたCMOS
部102とが設けられている。
2. Description of the Related Art A general configuration of a conventionally used bi-CMOS integrated circuit is shown in FIG. In a region on the P-type semiconductor substrate 1, a bipolar portion 101 in which a bipolar transistor is formed, and a CMOS in which a P-type MOS transistor and an N-type MOS transistor are formed.
The unit 102 is provided.

【0003】バイポーラ部101では、P型半導体基板
1上にN型エピタキシャル層3が形成されており、この
N型エピタキシャル層3はP型素子分離層4により各素
子毎の領域に分離されている。N型エピタキシャル層3
と基板1との境界には、コレクタ抵抗を低減するための
+ 型埋め込み層5が設けられている。エピタキシャル
層3の表面に近い領域には、不純物拡散により形成され
たP型活性ベース層6が形成されている。この活性ベー
ス層6内の領域には、別の不純物を拡散して形成された
+ 型エミッタ層7が形成されており、このエミッタ層
7には、コンタクト孔15を介してエミッタ電極8が接
触している。活性ベース層6内の領域にはさらに、P+
型外部ベース層9が形成されている。この外部ベース層
9は、活性ベース層6とベース電極10とを低抵抗で接
続する。16はコンタクト孔である。
In the bipolar portion 101, an N-type epitaxial layer 3 is formed on a P-type semiconductor substrate 1, and this N-type epitaxial layer 3 is separated into regions for each element by a P-type element isolation layer 4. . N-type epitaxial layer 3
An N + -type buried layer 5 for reducing the collector resistance is provided at the boundary between the substrate 1 and the substrate 1. In a region near the surface of the epitaxial layer 3, a P-type active base layer 6 formed by impurity diffusion is formed. An N + -type emitter layer 7 formed by diffusing another impurity is formed in a region in the active base layer 6, and an emitter electrode 8 is formed in the emitter layer 7 through a contact hole 15. In contact. The region in the active base layer 6 further includes P +
A mold external base layer 9 is formed. The external base layer 9 connects the active base layer 6 and the base electrode 10 with low resistance. 16 is a contact hole.

【0004】活性ベース層6外の領域のエピタキシャル
層3の表面には、不純物拡散によりN+ 型とされたコレ
クタ電極取出し部11が形成されており、このコレクタ
電極取出し部11には、コンタクト孔17を介してコレ
クタ電極12が接続されている。コレクタ電極取出し部
11は、コレクタ抵抗を低減するためのN+ 型ディープ
コレクタ13を介して埋め込み層5と接続されている。
On the surface of the epitaxial layer 3 in a region outside the active base layer 6, a collector electrode extraction portion 11 made to be N + type by impurity diffusion is formed. The collector electrode extraction portion 11 has a contact hole. The collector electrode 12 is connected via 17. The collector electrode extraction section 11 is connected to the buried layer 5 via an N + type deep collector 13 for reducing the collector resistance.

【0005】エピタキシャル層3の表面は酸化膜14で
被覆されて保護されている。この酸化膜14はまた、電
極相互間の短絡などを防止する。酸化膜14は、イオン
注入のためのマスクとしても用いられ、段差21は活性
ベース層6の形成のためのイオン注入時に形成された開
口に対応しており、段差22はエミッタ層7を形成する
ためのイオン注入時に形成された開口に対応しており、
段差23はコレクタ電極取出し部11の形成のためのイ
オン注入時に形成された開口に対応している。
[0005] The surface of the epitaxial layer 3 is covered and protected by an oxide film 14. The oxide film 14 also prevents a short circuit between the electrodes. Oxide film 14 is also used as a mask for ion implantation. Step 21 corresponds to an opening formed at the time of ion implantation for forming active base layer 6, and step 22 forms emitter layer 7. Corresponding to the opening formed during ion implantation for
The step 23 corresponds to an opening formed at the time of ion implantation for forming the collector electrode extraction portion 11.

【0006】一方、P型素子分離層4によりバイポーラ
部101から分離されたCMOS部102では、P型半
導体基板1上にN型エピタキシャル層103AおよびP
型エピタキシャル層103Bが形成されている。エピタ
キシャル層103A,103Bと基板1との境界には、
それぞれN+ 型埋め込み層105AおよびP+ 型埋め込
み層105Bが設けられている。
On the other hand, in the CMOS section 102 separated from the bipolar section 101 by the P-type element isolation layer 4, the N-type epitaxial layers 103 A and P
A type epitaxial layer 103B is formed. At the boundary between the epitaxial layers 103A and 103B and the substrate 1,
Each has an N + type buried layer 105A and a P + type buried layer 105B.

【0007】エピタキシャル層103A,103Bの表
面には、酸化膜104A,104Bを介在させた状態で
ゲート電極106A,106Bが形成されている。ゲー
ト電極106Aを挟んむエピタキシャル層103A内の
領域には、不純物を高濃度に拡散して形成したP+ 型ソ
ース層107AおよびP+ 型ドレイン層108Aが形成
されており、このようにしてエピタキシャル103Aの
領域においてPチャネル型MOS型トランジスタが形成
されている。
On the surfaces of the epitaxial layers 103A and 103B, gate electrodes 106A and 106B are formed with oxide films 104A and 104B interposed therebetween. A P + -type source layer 107A and a P + -type drain layer 108A formed by diffusing impurities at a high concentration are formed in a region within the epitaxial layer 103A sandwiching the gate electrode 106A. In the region, a P-channel MOS transistor is formed.

【0008】エピタキシャル層103Bでも同様に、ゲ
ート電極106Bを挟んでN+ 型ソース層107Bおよ
びN+ 型ドレイン層108Bが形成されており、このエ
ピタキシャル103Bの領域においてNチャネル型MO
S型トランジスタが形成されている。上述の酸化膜14
は、CMOS部102においても、エピタキシャル層1
03A,103Bなどの表面から所定深さまで入り込ん
で形成されており、これにより、この酸化膜14は表面
の活性領域を電気的に分離する素子分離機能をも有して
いる。
Similarly, in the epitaxial layer 103B, an N + type source layer 107B and an N + type drain layer 108B are formed with the gate electrode 106B interposed therebetween.
An S-type transistor is formed. Oxide film 14 described above
Indicates that the epitaxial layer 1
The oxide film 14 also has an element isolation function of electrically isolating the active region on the surface from the surface such as 03A or 103B to a predetermined depth.

【0009】ソース層107A,107Bおよびドレイ
ン層108A,108B上には、それぞれソースコンタ
クト孔109A,109Bおよびドレインコンタクト孔
110A,110Bが形成されている。このコンタクト
孔109A,109B,110A,110Bには、ソー
ス層107A,107Bおよびドレイン層108A,1
08Bにそれぞれオーミック接触する金属電極111
A,111B,112A,112Bが形成されている。
Source contact holes 109A and 109B and drain contact holes 110A and 110B are formed on the source layers 107A and 107B and the drain layers 108A and 108B, respectively. These contact holes 109A, 109B, 110A, and 110B have source layers 107A and 107B and drain layers 108A and 108A, respectively.
Metal electrodes 111 in ohmic contact with each other
A, 111B, 112A, 112B are formed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】バイポーラ部101に
おいて、段差21,22間の距離xは、活性ベース層6
の形成時とエミッタ層7の形成時とにおけるマスク合わ
せ余裕を考慮して定められる。すなわち、エミッタ層7
とエピタキシャル層3とが接触するとエミッタ−コレク
タ間が短絡するから、エミッタ層7は活性ベース層6の
内部領域に確実に形成される必要がある。このためマス
ク合わせ余裕を考慮した距離xをとることが必要となる
のである。
In the bipolar portion 101, the distance x between the steps 21 and 22 is different from that of the active base layer 6.
Are determined in consideration of the mask alignment allowance at the time of formation of the emitter layer 7 and the formation of the emitter layer 7. That is, the emitter layer 7
Since the emitter and the collector are short-circuited when they come into contact with the epitaxial layer 3, the emitter layer 7 must be surely formed in the internal region of the active base layer 6. Therefore, it is necessary to take the distance x in consideration of the mask alignment margin.

【0011】また、活性ベース層6とエミッタ電極8と
の接触を防ぐために、段差22とコンタクト孔15との
間には、マスク合わせ余裕を考慮した距離yをとること
が必要である。同様に、活性ベース層6とベース電極1
0との直接接触を防止するためには、マスク合わせ余裕
を考慮した距離wが必要である。一方、エミッタ層7と
外部ベース層9とが接触すると耐圧が劣化するため、こ
の間の距離zも必要である。ところが、この距離zは、
エミッタ層7および外部ベース層9を構成する各拡散層
の横方向の広がりに依存しているため、制御が困難であ
る。したがって、距離zは、或る程度大きくとらざるを
得ない。
In order to prevent contact between the active base layer 6 and the emitter electrode 8, it is necessary to provide a distance y between the step 22 and the contact hole 15 in consideration of a mask alignment margin. Similarly, the active base layer 6 and the base electrode 1
In order to prevent direct contact with zero, a distance w is required in consideration of the mask alignment margin. On the other hand, if the emitter layer 7 and the external base layer 9 come into contact with each other, the withstand voltage deteriorates. However, this distance z is
Since it depends on the lateral extent of each of the diffusion layers constituting the emitter layer 7 and the external base layer 9, control is difficult. Therefore, the distance z has to be somewhat large.

【0012】さらに、CMOS部102においては、金
属電極111A,111B,112A,112Bがエピ
タキシャル層103A,103Bと直接接触することを
防止するために、ソース層107A,107Bおよびド
レイン層108A,108Bの形成するためのマスクと
コンタクト孔109A,109B,110A,110B
を形成するためのマスクとのマスク合わせ余裕を見込ん
だ距離v1,v2,v3,v4が必要である。
Further, in the CMOS section 102, in order to prevent the metal electrodes 111A, 111B, 112A, 112B from directly contacting the epitaxial layers 103A, 103B, the source layers 107A, 107B and the drain layers 108A, 108B are formed. And contact holes 109A, 109B, 110A, 110B
Distances v1, v2, v3, and v4 are required to allow for a mask alignment margin with a mask for forming.

【0013】このようにマスク合わせ余裕などを考慮し
た距離x,y,w,z,v1〜v4を充分にとる必要が
あるため、各素子が大きくなるという問題がある。この
ように素子が大きくなると、セル面積が大きくなり、集
積回路の大型化を招来するとともに、高集積化の障害と
なる。しかも、素子の大きさが大きくなれば、良好な高
周波特性を得ることができなくなる。
As described above, the distances x, y, w, z, and v1 to v4 in consideration of the margin for mask alignment and the like need to be sufficiently set, so that there is a problem that each element becomes large. When the element becomes large in this way, the cell area becomes large, which leads to an increase in the size of the integrated circuit and an obstacle to high integration. Moreover, as the size of the element increases, it becomes impossible to obtain good high-frequency characteristics.

【0014】さらに、エミッタ層7と外部ベース層9と
の間の距離zを、あまり大きくとり過ぎると、ベース抵
抗rbb′が大きくなり、ノイズ特性が劣化する。このた
め、距離zは最適値に調整される必要があるが、この距
離zが拡散層の横方向の広がりに依存している上述の構
成では、必ずしも意図した素子特性を得ることができな
いという問題がある。
Further, if the distance z between the emitter layer 7 and the external base layer 9 is too large, the base resistance rbb 'increases and the noise characteristics deteriorate. For this reason, the distance z needs to be adjusted to an optimum value. However, in the above-described configuration in which the distance z depends on the lateral spread of the diffusion layer, the intended element characteristics cannot always be obtained. There is.

【0015】また、上記の構成では、エミッタ層7、外
部ベース層9およびコレクタ電極取出し部11の各上部
に形成された電極8,10,12に金属配線を接続しな
ければならないので、配線接続位置が限定されるため、
配線の自由度が小さいという問題もあった。このことも
また、装置の小型化の障害となっていた。そこで、本発
明の目的は、上述の技術的課題を解決し、素子を小さく
して小型化および集積化に寄与することができるととも
に、耐圧を劣化させることなくベース抵抗を減少させる
ことができる半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
Further, in the above configuration, metal wiring must be connected to the electrodes 8, 10, and 12 formed on the emitter layer 7, the external base layer 9, and the collector electrode extraction portion 11, respectively. Because the location is limited,
There is also a problem that the degree of freedom of wiring is small. This has also been an obstacle to miniaturization of the device. Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems, to reduce the size of the element and contribute to miniaturization and integration, and to reduce the base resistance without deteriorating the breakdown voltage. it is to provide a method for manufacturing equipment.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段および作用】この発明の方
法により製造される半導体装置は、同一の基板上にバイ
ポーラトランジスタが形成されるバイポーラ部と、MO
S型トランジスタが形成されるMOS部とが設けられて
いる半導体装置において、上記バイポーラ部は、上記基
板上に設けられた第1の導電型の第1の半導体層の表面
から所定高さだけ突出させられ、不純物拡散により上記
第1の導電型とは異なる第2の導電型に制御された活性
ベース層と、上記活性ベース層上に設けられた上記第1
の導電型のエミッタ層と、上記活性ベース層の周囲の上
記第1の半導体層において上記エミッタ層に対して自己
整合的に形成され、上記活性ベース層よりも高濃度に不
純物を含む上記第2の導電型の外部ベース層と、この外
部ベース層の形成領域外の上記第1の半導体層の表面に
設けられた上記第1の導電型のコレクタ電極取出し部と
を含み、上記MOS部は、上記基板上に設けられた第3
の導電型の第2の半導体層の表面に絶縁膜を介在させて
形成されたゲート電極と、上記第2の半導体層の表面付
近の領域に不純物を拡散することにより、上記ゲート電
極に対して自己整合的に形成された上記第3の導電型と
は異なる第4の導電型のソース層およびドレイン層と
上記エミッタ層に接触するように形成された多結晶シリ
コン膜からなるエミッタ電極とを含み、上記エミッタ層
は、上記エミッタ電極からの不純物拡散により形成され
たものであることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention,
A semiconductor device manufactured by the method includes a bipolar portion in which a bipolar transistor is formed on the same substrate,
In a semiconductor device provided with a MOS portion on which an S-type transistor is formed, the bipolar portion protrudes by a predetermined height from a surface of a first semiconductor layer of a first conductivity type provided on the substrate. And an active base layer controlled to a second conductivity type different from the first conductivity type by impurity diffusion, and the first base provided on the active base layer.
And the second semiconductor layer formed in the first semiconductor layer surrounding the active base layer in a self-aligned manner with respect to the emitter layer and containing impurities at a higher concentration than the active base layer. An external base layer of the conductivity type, and a collector electrode extraction portion of the first conductivity type provided on a surface of the first semiconductor layer outside a region where the external base layer is formed. The third substrate provided on the substrate
A gate electrode formed by interposing an insulating film on the surface of the second semiconductor layer of the conductivity type described above, and by diffusing impurities into a region near the surface of the second semiconductor layer, Source and drain layers of a fourth conductivity type different from the third conductivity type formed in a self-aligned manner ;
A polycrystalline silicon formed to contact the emitter layer
Look including an emitter electrode made of Con film, the emitter layer
Is formed by impurity diffusion from the emitter electrode.
It is characterized in that it is .

【0017】上記の構成によれば、バイポーラ部におい
ては、活性ベース層とエミッタ層とが積層されているの
で、素子形成領域を小さくすることができる。また、外
部ベース層はエミッタ層に対して自己整合的に形成され
ているので、これによっても素子形成領域の縮小化に寄
与できる。さらに、エミッタ層と半導体層との間には活
性ベース層が介在されているので、エミッタ−コレクタ
間の短絡を確実に防止できる。
According to the above configuration, in the bipolar portion, the active base layer and the emitter layer are laminated, so that the element formation region can be reduced. Further, since the external base layer is formed in a self-aligned manner with respect to the emitter layer, this can also contribute to the reduction of the element formation region. Further, since the active base layer is interposed between the emitter layer and the semiconductor layer, a short circuit between the emitter and the collector can be reliably prevented.

【0018】一方、エミッタ層と外部ベース層とは、半
導体層から所定高さだけ突出した活性ベース層により、
エミッタ層および活性ベース層の積層方向に沿ってずれ
て形成されることになる。このため、エミッタ層と外部
ベース層との間を確実に分離して、充分な耐圧を得るこ
とができる。しかも、エミッタ層と外部ベース層との間
のいわば縦方向の距離は、エミッタ層および活性ベース
層の各層厚を制御することにより高精度で制御すること
ができる。したがって、エミッタ層と外部ベース層との
間隔を充分に短くすることで、充分な耐圧を有しつつ、
ベース抵抗を格段に低減することができる。
On the other hand, the emitter layer and the external base layer are separated from each other by an active base layer projecting from the semiconductor layer by a predetermined height.
It is formed so as to be shifted along the stacking direction of the emitter layer and the active base layer. Therefore, the emitter layer and the external base layer can be reliably separated from each other, and a sufficient withstand voltage can be obtained. Moreover, the so-called vertical distance between the emitter layer and the external base layer can be controlled with high precision by controlling the thickness of each of the emitter layer and the active base layer. Therefore, by sufficiently shortening the distance between the emitter layer and the external base layer, while having a sufficient withstand voltage,
Base resistance can be significantly reduced.

【0019】さらに、MOS部においては、ゲート電極
に対して自己整合的にソース・ドレイン層が形成されて
いるので、このMOS部の面積も縮小化される
Further, in the MOS section, since the source / drain layers are formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, the area of the MOS section is reduced .

【0020】さらに、エミッタ層は、多結晶シリコン膜
からの不純物拡散により形成されたものであるので、充
分に層厚を薄く形成することができる。このため、浅い
接合を形成させて、エミッタ注入効率を高めることがで
き、これにより、高周波特性を向上することができる。
請求項1記載の発明は、同一の基板上に、バイポーラト
ランジスタが形成されるバイポーラ部と、MOS型トラ
ンジスタが形成されるMOS部とが設けられる半導体装
置を製造する方法であって、上記バイポーラ部に第1の
導電型の第1の半導体層を形成する工程と、この第1の
半導体層表面の所定領域に不純物を低濃度に拡散し、こ
の所定領域の第1の半導体層の表面付近を上記第1の導
電型とは異なる第2の導電型に制御する工程と、上記M
OS部に第3の導電型の第2の半導体層を形成する工程
と、この第2の半導体層の表面に第1の絶縁膜を形成す
る工程と、上記第1の導電型に制御するための不純物を
含む第1の多結晶シリコン膜を全面に形成する工程と、
上記第1の多結晶シリコン膜および第1の絶縁膜を異方
性エッチングによりパターニングして、上記第1半導体
層上の上記所定領域に上記第1の多結晶シリコン膜から
なるエミッタ電極を形成し、上記第2の半導体層上に上
記第1の多結晶シリコン膜からなるゲート電極を形成す
るとともに、上記パターニングの際に、同時に、上記所
定領域の上記第1の半導体層を、上記エミッタ電極に対
して自己整合的に所定深さだけエッチングすることによ
り、エッチング後の第1の半導体層表面から突出した凸
部をエミッタ電極の下部に形成する工程と、上記エミッ
タ電極中の不純物を拡散させることにより上記凸部の頂
面付近の導電型を上記第1の導電型に制御し、この部分
をエミッタ層とするとともに、このエミッタ層の下部の
上記第2の導電型の部分を活性ベース層とする工程と、
上記第1の半導体層の上記所定領域内に上記第2の導電
型に制御するための不純物を高濃度に拡散することによ
り、上記エミッタ層に対して自己整合的に外部ベース層
を形成する工程と、 上記第1の半導体層の上記所定領域
外の表面付近に不純物を高濃度に拡散して、上記第1の
導電型のコレクタ電極取出し部を形成する工程と、上記
第2の半導体層の表面付近に不純物を高濃度に拡散する
ことにより、上記ゲート電極に対して自己整合的にソー
ス層およびドレイン層を形成する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法である。このようにし
て、第1の多結晶シリコン膜をエミッタ電極およびゲー
ト電極に共通に用いて、上記の構成の半導体装置が製造
される。この場合に、第1の半導体層表面から突出する
凸部の高さと、この凸部の頂面付近に形成されるエミッ
タ層の層厚とを制御することで、エミッタ層と外部ベー
ス層との間の距離を制御できる。多結晶シリコン膜から
の不純物の拡散では、深さ方向の制御は良好に行えるか
ら、エミッタ層の層厚は良好に制御できる。また、エッ
チングの深さは精度良く制御できるから、結局、エミッ
タ層と外部ベース層との間の距離は、高精度で制御でき
る。また、この発明では、上記第1の多結晶シリコン膜
および第1の絶縁膜のパターニングを異方性エッチング
により行い、このパターニングの際に上記所定領域の上
記第1の半導体層を同時にエッチングして上記凸部を形
成することとしている。この方法では、MOS部の第2
の半導体層が第1の絶縁膜で被覆されている点に着目し
て、異方性エッチングにおける第1の絶縁膜と第1の半
導体層との選択比の差を利用し、同一工程で第1の多結
晶シリコン膜および第1の絶縁膜のパターニングと、凸
部の形成とを行っている。これにより、製造工程が簡素
化される 上記半導体装置は、上記外部ベース層に接触す
るように形成された多結晶シリコン膜を含むベース電極
と、上記ソース層に接触するように形成された多結晶シ
リコン膜を含むソース電極と、上記ドレイン層に接触す
るように形成された多結晶シリコン膜を含むドレイン電
極とをさらに含み、上記外部ベース層は、上記ベース電
極からの不純物拡散により形成されたものであり、上記
ソース層は、上記ソース電極からの不純物拡散により形
成されたものであり、上記ドレイン電極は、上記ドレイ
ン電極からの不純物拡散により形成されたものであるこ
が好ましい
Further , since the emitter layer is formed by diffusing impurities from the polycrystalline silicon film, the thickness of the emitter layer can be made sufficiently small. For this reason, a shallow junction can be formed, and the emitter injection efficiency can be increased, thereby improving high-frequency characteristics.
According to the first aspect of the present invention, a bipolar transistor is provided on the same substrate.
A bipolar part in which a transistor is formed, and a MOS type transistor.
And a MOS section in which a transistor is formed.
A method of manufacturing a bipolar device, wherein
Forming a conductive-type first semiconductor layer;
Impurities are diffused at a low concentration into predetermined regions on the surface of the semiconductor layer.
The vicinity of the surface of the first semiconductor layer in the predetermined region is defined as the first conductive layer.
Controlling the second conductivity type different from the first conductivity type;
Step of forming second semiconductor layer of third conductivity type in OS section
Forming a first insulating film on the surface of the second semiconductor layer.
And an impurity for controlling the first conductivity type.
Forming a first polycrystalline silicon film including the entire surface,
The first polycrystalline silicon film and the first insulating film are anisotropically
The first semiconductor is patterned by reactive etching.
From the first polycrystalline silicon film to the predetermined region on the layer
An emitter electrode is formed on the second semiconductor layer.
Forming a gate electrode made of a first polycrystalline silicon film;
And at the same time,
The first semiconductor layer in the constant region is connected to the emitter electrode.
To a predetermined depth in a self-aligned manner.
And a protrusion protruding from the surface of the first semiconductor layer after etching.
Forming a portion under the emitter electrode;
By diffusing the impurities in the
Controlling the conductivity type near the surface to the first conductivity type,
As the emitter layer and the lower part of the emitter layer
Using the second conductivity type portion as an active base layer;
The second conductive layer is provided in the predetermined region of the first semiconductor layer.
By diffusing the impurity for controlling the mold to a high concentration
External base layer in a self-aligned manner with respect to the emitter layer.
Forming the first region and the predetermined region of the first semiconductor layer
The impurity is diffused to a high concentration near the outer surface, and the first
Forming a conductive type collector electrode extraction portion;
Impurities are diffused in high concentration near the surface of the second semiconductor layer
As a result, the source is self-aligned with the gate electrode.
Forming a source layer and a drain layer.
This is a method of manufacturing a semiconductor device. Like this
Then, the first polycrystalline silicon film is
The semiconductor device with the above configuration is manufactured using the same
Is done. In this case, it protrudes from the surface of the first semiconductor layer.
The height of the protrusion and the height of the emitter formed near the top surface of this protrusion
By controlling the thickness of the emitter layer and the external base,
The distance between the layers can be controlled. From polycrystalline silicon film
The depth direction control well in the diffusion of impurities?
Thus, the thickness of the emitter layer can be controlled well. Also,
Since the depth of the chin can be controlled accurately,
The distance between the data layer and the external base layer can be controlled with high precision.
You. Further, in the present invention, the first polycrystalline silicon film
And anisotropic etching for patterning the first insulating film
At the time of this patterning.
The first semiconductor layer is simultaneously etched to form the protrusion.
We are going to make it. In this method, the second portion of the MOS section
That the first semiconductor layer is covered with the first insulating film.
And the first insulating film and the first half in the anisotropic etching.
Using the difference in the selectivity with the conductor layer, the first
Patterning the polycrystalline silicon film and the first insulating film,
And the formation of parts. This simplifies the manufacturing process
The semiconductor device is of has a source electrode comprising a base electrode comprising a polycrystalline silicon film formed in contact with the external base layer, a polycrystalline silicon film formed in contact with the source layer A drain electrode including a polycrystalline silicon film formed so as to be in contact with the drain layer, wherein the external base layer is formed by impurity diffusion from the base electrode, and the source layer is And the drain electrode is preferably formed by diffusing impurities from the drain electrode. The drain electrode is preferably formed by diffusing impurities from the drain electrode.

【0021】この構成では、外部ベース層、ソース層お
よびドレイン層の形成のために用いた多結晶シリコン膜
を電極として用いている。このため、各不純物拡散層に
接触する電極を形成するために、特別にコンタクト孔を
形成する必要がないから、コンタクト孔と不純物拡散と
のマスク合わせ余裕が不要となる。このため、素子形成
領域を一層縮小することができる。
In this configuration, a polycrystalline silicon film used for forming an external base layer, a source layer, and a drain layer is used as an electrode. For this reason, it is not necessary to form a special contact hole in order to form an electrode in contact with each impurity diffusion layer, so that a mask alignment margin between the contact hole and the impurity diffusion becomes unnecessary. For this reason, the element formation region can be further reduced.

【0022】しかも、各拡散層には多結晶シリコン膜が
接触しているから、金属電極を用いた場合のように、ス
パイクやノジュールなどのオーミック不良が生じること
がない。上記の構成の半導体装置は、請求項2に記載の
ように、上記外部ベース層を形成する工程は、上記第1
の半導体層の表面のエミッタ層の周囲の領域に接触する
とともに上記第1の導電型に制御するための不純物を高
濃度に含む第2の多結晶シリコン膜を形成する工程と、
この第2の多結晶シリコン膜中の不純物を上記第1の半
導体層内に拡散させる工程とを含み、上記ソース層およ
びドレイン層を形成する工程は、上記第2の半導体層の
表面のソース層およびドレイン層を形成すべき各領域に
接触するとともに上記第4の導電型に制御するための不
純物を高濃度に含む第3の多結晶シリコン膜を形成する
工程と、上記第3の多結晶シリコン膜中の不純物を上記
第2の半導体層内に拡散させる工程とを含むことを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の製造方法の発明によ
って製造できる。また、請求項3記載の発明は、上記第
2の多結晶シリコン膜を形成する工程および上記第3の
多結晶シリコン膜を形成する工程は、1枚の多結晶シリ
コン膜を全面に形成する工程と、この1枚の多結晶シリ
コン膜において、上記バイポーラ部の部分に、選択的に
上記第1の導電型に制御するための不純物を添加する工
程と、上記1枚の多結晶シリコン膜において、上記MO
S部の部分に、選択的に上記第4の導電型に制御するた
めの不純物を添加する工程とを含むことを特徴とする請
求項2記載の半導体装置の製造方法である。この方法で
は、1枚の多結晶シリコン膜の各部の導電型を個別に制
御することによって、第2および第3の多結晶シリコン
を得ている。これにより、各領域毎に別々に多結晶シリ
コン膜を形成するよりも、製造工程を簡素化できる。
半導体装置は、上記ベース電極、ソース電極およびド
レイン電極、上記多結晶シリコン膜と、この多結晶シ
リコン膜に積層させたシリサイド膜との積層膜で構成さ
れていることが好ましい
Furthermore, since the polycrystalline silicon film is in contact with each diffusion layer, there is no occurrence of an ohmic defect such as a spike or a nodule unlike the case where a metal electrode is used. The semiconductor device having the above-described configuration is configured as described in claim 2.
As described above, the step of forming the external base layer includes the first step.
Contacts the area around the emitter layer on the surface of the semiconductor layer
At the same time, impurities for controlling the first conductivity type are increased.
Forming a second polycrystalline silicon film containing the concentration;
Impurities in the second polycrystalline silicon film are removed from the first half.
Diffusing into the conductor layer.
Forming the drain and drain layers,
In each area where the source and drain layers on the surface are to be formed
Contact and control for the fourth conductivity type.
Forming a third polycrystalline silicon film containing a pure substance at a high concentration;
And the step of removing impurities in the third polycrystalline silicon film
Diffusing into the second semiconductor layer.
According to the invention of the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
Can be manufactured. Further, the invention according to claim 3 is characterized in that
Forming the second polycrystalline silicon film and the third
The step of forming a polycrystalline silicon film is performed by using one polycrystalline silicon film.
Forming a silicon film on the entire surface,
In the membrane, the part of the bipolar part can be selectively
A step of adding an impurity for controlling the first conductivity type;
In the above-mentioned one polycrystalline silicon film, the MO
The portion of the S portion is selectively controlled to the fourth conductivity type.
And a step of adding impurities for
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2. using this method
Individually controls the conductivity type of each part of one polycrystalline silicon film.
Controlling the second and third polycrystalline silicon
Have gained. As a result, the polycrystalline silicon
The manufacturing process can be simplified as compared with the case where a capacitor film is formed. Up
Serial semiconductor device, the base electrode, a source electrode and a drain electrode, and the polycrystalline silicon film, it is preferably composed of a laminated film of a silicide film is laminated on the polysilicon film.

【0023】このようにすれば、多結晶シリコン膜とシ
リサイド膜との積層膜は充分に低い抵抗を有することが
できるので、この積層膜をそのまま良好な電極として用
いることができる。上記の構成の半導体装置は、請求項
4に記載のように、上記第2の多結晶シリコン膜および
第3の多結晶シリコン膜を被覆するシリサイド膜を形成
する工程と、上記第2の多結晶シリコン膜と上記シリサ
イド膜との積層膜を、上記外部ベース層に接触している
部分を残してパターニングし、パターニング後の当該積
層膜をベース電極とする工程と、上記第3の多結晶シリ
コン膜と上記シリサイド膜との積層膜を、上記ソース層
およびドレイン層に接触している部分を残してパターニ
ングし、パターニング後の当該積層膜をソース電極およ
びドレイン電極とする工程とをさらに含むことを特徴と
する請求項2または3記載の半導体装置の製造方法の発
明によって製造できる。 上記半導体装置は、上記第1の
半導体層表面から突出した上記エミッタ層および活性ベ
ース層を含む構造体の側壁に被着させられた絶縁材料か
らなる第1のサイドスペーサと、上記第2の半導体層表
面から突出した上記ゲート電極を含むゲート構造体の側
壁に被着させられた絶縁材料からなる第2のサイドスペ
ーサとをさらに含み、上記外部ベース層は、上記第1の
サイドスペーサに対して自己整合的に形成されており、
上記ソース層およびドレイン層は、上記第2のサイドス
ペーサに対して自己整合的に形成されていることが好ま
しい
In this way, since the laminated film of the polycrystalline silicon film and the silicide film can have a sufficiently low resistance, this laminated film can be used as it is as a good electrode. The semiconductor device having the configuration described above
As described in 4, the second polycrystalline silicon film and
Form silicide film covering third polycrystalline silicon film
Performing the second polycrystalline silicon film and the silicon
The laminated film with the id film is in contact with the external base layer.
Patterning, leaving the part
Using the layer film as a base electrode and the third polycrystalline silicon
The laminated film of the silicon film and the silicide film is
And leave the part in contact with the drain layer
The laminated film after patterning and patterning is used as a source electrode and
And forming a drain electrode.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 or 3, wherein
Can be manufactured by Ming. The semiconductor device includes a first side spacer made of an insulating material and attached to a sidewall of a structure including the emitter layer and the active base layer protruding from a surface of the first semiconductor layer; A second side spacer made of an insulating material adhered to a side wall of a gate structure including the gate electrode protruding from a layer surface, wherein the external base layer is provided with respect to the first side spacer. It is formed in a self-aligned manner,
The source layer and the drain layer are preferably formed in a self-aligned manner with respect to the second side spacer.
New

【0024】この構成では、第1のサイドスペーサの働
きにより、外部ベース層がエミッタ層の直下の位置まで
広がって形成されることが防がれるから、外部ベース層
とエミッタ層との接触が一層確実に防止される。また、
第2のサイドスペーサの働きにより、ゲート電極とソー
ス・ドレイン電極との間隔が正確に制御できるので、パ
ンチスルーを効果的に防止することができる。
In this configuration, the function of the first side spacer prevents the external base layer from being formed so as to extend to a position immediately below the emitter layer. Therefore, the contact between the external base layer and the emitter layer is further improved. It is surely prevented. Also,
The spacing between the gate electrode and the source / drain electrode can be accurately controlled by the function of the second side spacer, so that punch-through can be effectively prevented.

【0025】さらに、第1および第2のサイドスペーサ
はいずれも絶縁材料で構成されているから、これらのサ
イドスペーサを介在させた状態でベース電極およびソー
ス・ドレイン電極を形成することにより、エミッタ−ベ
ース間、ゲート−ソース間およびゲート−ドレイン間の
各短絡を防止できる。上記の構成の半導体装置は、請求
項6に記載のように、上記外部ベース層を形成する工程
の前に、第3の絶縁膜を全面に形成する工程と、この第
3の絶縁膜をエッチングバックして、上記第1の半導体
層表面から突出した上記エミッタ層および活性ベース層
を含む構造体の側壁に被着した第1のサイドスペーサ、
ならびに上記第2の半導体層から突出した上記ゲート電
極を含むゲート構造体の側壁に被着した第2のサイドス
ペーサを形成する工程とをさらに含むことを特徴とする
請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法によって製造することができる。この場合に、第1お
よび第2のサイドスペーサは、同一工程で形成できる。
また、上記半導体装置は、上記バイポーラ部において、
上記エミッタ層の上部、コレクタ電極取出し部の上部お
よび上記外部ベース層の形成領域外の上記第1の半導体
層の表面に、それぞれ形成された絶縁膜をさらに含むこ
が好ましい
Further, since the first and second side spacers are both made of an insulating material, the base electrode and the source / drain electrodes are formed with the side spacers interposed therebetween, so that the emitter and the emitter can be formed. Each short circuit between the base, between the gate and the source, and between the gate and the drain can be prevented. The semiconductor device having the above configuration is
Item 6. A step of forming the external base layer as described in Item 6.
Forming a third insulating film on the entire surface before
3 is etched back to form the first semiconductor
The emitter layer and the active base layer protruding from the layer surface
A first side spacer attached to a side wall of the structure including:
And the gate electrode protruding from the second semiconductor layer.
A second side deposited on the sidewall of the gate structure including the pole
Forming a pacer.
A method of manufacturing the semiconductor device according to claim 1.
It can be manufactured by a method. In this case, the first
The second side spacer and the second side spacer can be formed in the same step.
Further, in the semiconductor device, in the bipolar portion,
It is preferable that an insulating film is further formed on the emitter layer, on the collector electrode take-out portion, and on the surface of the first semiconductor layer outside the formation region of the external base layer.

【0026】この構成によれば、外部ベース層に接触す
るように形成されたベース電極は、絶縁膜によってエミ
ッタおよびコレクタから絶縁される。このため、ベース
電極を自由に引き回すことができ、このベース電極と金
属配線との接続位置を任意に配置することができる。こ
の結果、配線の自由度が増大する。なお、上記の第1の
サイドスペーサが形成されていれば、この第1のサイド
スペーサもベース電極とエミッタとの間の絶縁に寄与す
ることになる。
According to this structure, the base electrode formed to be in contact with the external base layer is insulated from the emitter and the collector by the insulating film. Therefore, the base electrode can be freely routed, and the connection position between the base electrode and the metal wiring can be arbitrarily arranged. As a result, the degree of freedom of wiring increases. If the first side spacer is formed, the first side spacer also contributes to insulation between the base electrode and the emitter.

【0027】上記の構成の半導体装置は、請求項5に記
載のように、上記第2の多結晶シリコン膜を形成する工
程よりも前に、上記エミッタ層の上部、コレクタ電極取
出し部の上部および上記外部ベース層の形成領域外の上
記第1の半導体層の表面に、それぞれ第2の絶縁膜を形
成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項2、3
または4記載の半導体装置の製造方法の発明によって製
造することができる。形成された第2の絶縁膜上でベー
ス電極を引き回すことにより、配線の自由度が増大する
のは上述のとおりである。請求項7記載の半導体装置の
製造方法は、同一の基板上に、バイポーラトランジスタ
が形成されるバイポーラ部と、MOS型トランジスタが
形成されるMOS部とが設けられる半導体装置を製造す
る方法であって、上記バイポーラ部に第1の導電型の第
1の半導体層を形成する工程と、この第1の半導体層表
面の所定領域に不純物を低濃度に拡散し、この所定領域
の第1の半導体層の表面付近を上記第1の導電型とは異
なる第2の導電型に制御する工程と、上記MOS部に第
3の導電型の第2の半導体層を形成する工程と、この第
2の半導体層の表面に第1の絶縁膜を形成する工程と、
上記第1の導電型に制御するための不純物を含む第1の
多結晶シリコン膜を全面に形成する工程と、上記第1の
多結晶シリコン膜および第1の絶縁膜をパターニングし
て、上記第1半導体層上の上記所定領域に上記第1の多
結晶シリコン膜からなるエミッタ電極を形成し、上記第
2の半導体層上に上記第1の多結晶シリコン膜からなる
ゲート電極を形成する工程と、上記所定領域の上記第1
の半導体層を、上記エミッタ電極に対して自己整合的に
所定深さだけエッチングすることにより、エッチング後
の第1の半導体層表面から突出した凸部をエミッタ電極
の下部に形成する工程と、上記エミッタ電極中の不純物
を拡散させることにより上記凸部の頂面付近の導電型を
上記第1の導電型に制御し、この部分をエミッタ層とす
るとともに、このエミッタ層の下部の上記第2の導電型
の部分を活性ベース層とする工程と、上記第1の半導体
層の上記所定領域内に上記第2の導電型に制御するため
の不純物を高濃度に拡散することにより、上記エミッタ
層に対して自己整合的に外部ベース層を形成する工程
と、上記第1の半導体層の上記所定領域外の表面付近に
不純物を高濃度に拡散して、上記第1の導電型のコレク
タ電極取出し部を形成する工程と、上記第2の半導体層
の表面付近に不純物を高濃度に拡散することにより、上
記ゲート電極に対して自己整合的にソース層およびドレ
イン層を形成する工程とを含み、さらに、上記外部ベー
ス層を形成する工程の前に、第3の絶縁膜を全面に形成
する工程と、この第3の絶縁膜をエッチングバックし
て、上記第1の半導体層表面から突出した上記エミッタ
層および活性ベース層を含む構造体の側壁に被着した第
1のサイドスペーサ、ならびに上記第2の半導体層から
突出した上記ゲート電極を含むゲート構造体の側壁に被
着した第2のサイドスペーサを形成する工程とを含む
とを特徴とする。
The semiconductor device having the above configuration is described in claim 5.
As described above, a process for forming the second polycrystalline silicon film is performed.
Before the process, the upper part of the emitter layer and the collector electrode
On the top of the protrusion and outside the area where the external base layer is formed
A second insulating film is formed on the surface of the first semiconductor layer.
4. The method according to claim 2, further comprising the step of:
Or 4) according to the invention of the method of manufacturing a semiconductor device described in 4.
Can be built. The base is formed on the formed second insulating film.
Wiring flexibility is increased by routing the electrodes
Is as described above. 8. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device is provided with a bipolar portion on which a bipolar transistor is formed and a MOS portion on which a MOS transistor is formed on the same substrate. Forming a first semiconductor layer of a first conductivity type in the bipolar portion; and diffusing an impurity at a low concentration into a predetermined region on the surface of the first semiconductor layer to form a first semiconductor layer in the predetermined region. Controlling the vicinity of the surface of the semiconductor device to a second conductivity type different from the first conductivity type, forming a second semiconductor layer of a third conductivity type in the MOS portion, Forming a first insulating film on the surface of the layer;
Forming a first polycrystalline silicon film including an impurity for controlling the first conductivity type over the entire surface, and patterning the first polycrystalline silicon film and the first insulating film to form the first polycrystalline silicon film and the first insulating film; Forming an emitter electrode made of the first polycrystalline silicon film in the predetermined region on one semiconductor layer, and forming a gate electrode made of the first polycrystalline silicon film on the second semiconductor layer; The first region of the predetermined area
Forming a protrusion protruding from the etched first semiconductor layer surface below the emitter electrode by etching the semiconductor layer to a predetermined depth in a self-aligned manner with respect to the emitter electrode; By diffusing impurities in the emitter electrode, the conductivity type near the top surface of the projection is controlled to the first conductivity type, and this portion is used as an emitter layer, and the second conductivity type portion below the emitter layer is formed. Forming a conductive type portion as an active base layer; and diffusing an impurity for controlling the second conductive type into the predetermined region of the first semiconductor layer at a high concentration. Forming an external base layer in a self-aligned manner, and diffusing impurities at a high concentration in the vicinity of the surface of the first semiconductor layer outside the predetermined region, so as to extract the first conductive type collector electrode. The shape A step of, by diffusing an impurity in a high concentration near the surface of the second semiconductor layer, seen including a step of forming a self-aligned manner source layer and the drain layer to said gate electrode, furthermore, Above external ba
Forming a third insulating film on the entire surface before the step of forming a semiconductor layer
And etching back the third insulating film.
The emitter protruding from the surface of the first semiconductor layer
Layer on the side wall of the structure including the layer and the active base layer.
From the first side spacer and the second semiconductor layer
Cover the side wall of the gate structure including the protruding gate electrode.
Forming the attached second side spacer .

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【0031】請求項記載の発明は、上記外部ベース層
を形成する工程は、上記第1の半導体層の表面のエミッ
タ層の周囲の領域に接触するとともに上記第1の導電型
に制御するための不純物を高濃度に含む第2の多結晶シ
リコン膜を形成する工程と、この第2の多結晶シリコン
膜中の不純物を上記第1の半導体層内に拡散させる工程
とを含み、上記ソース層およびドレイン層を形成する工
程は、上記第2の半導体層の表面のソース層およびドレ
イン層を形成すべき各領域に接触するとともに上記第4
の導電型に制御するための不純物を高濃度に含む第3の
多結晶シリコン膜を形成する工程と、上記第3の多結晶
シリコン膜中の不純物を上記第2の半導体層内に拡散さ
せる工程とを含むことを特徴とする請求項7記載の半導
体装置の製造方法である
The invention according to claim 8 is that, in the step of forming the external base layer, the step of contacting the region around the emitter layer on the surface of the first semiconductor layer and controlling the surface to the first conductivity type. Forming a second polycrystalline silicon film containing impurities at a high concentration, and diffusing impurities in the second polycrystalline silicon film into the first semiconductor layer. Forming the drain layer and the source and drain regions on the surface of the second semiconductor layer.
Forming a third polycrystalline silicon film containing a high concentration of impurities for controlling to a conductivity type of, and diffusing impurities in the third polycrystalline silicon film into the second semiconductor layer 8. The semiconductor according to claim 7 , comprising:
It is a manufacturing method of a body device .

【0032】 請求項記載の発明は、上記第2の多結晶
シリコン膜を形成する工程および上記第3の多結晶シリ
コン膜を形成する工程は、1枚の多結晶シリコン膜を全
面に形成する工程と、この1枚の多結晶シリコン膜にお
いて、上記バイポーラ部の部分に、選択的に上記第1の
導電型に制御するための不純物を添加する工程と、上記
1枚の多結晶シリコン膜において、上記MOS部の部分
に、選択的に上記第4の導電型に制御するための不純物
を添加する工程とを含むことを特徴とする請求項8記載
の半導体装置の製造方法である
[0032] Claim9StatedinventionIs the second polycrystalline
Forming a silicon film and forming the third polycrystalline silicon
In the step of forming a capacitor film, one polysilicon film is entirely
And forming a polycrystalline silicon film on the surface.
And the first portion is selectively connected to the bipolar portion.
A step of adding an impurity for controlling the conductivity type;
In one polycrystalline silicon film, the above MOS portion
And an impurity for selectively controlling the fourth conductivity type.
And a step of addingClaim 8
Semiconductor device manufacturing method.

【0033】 請求項10記載の発明は、上記第2の多結
晶シリコン膜および第3の多結晶シリコン膜を被覆する
シリサイド膜を形成する工程と、上記第2の多結晶シリ
コン膜と上記シリサイド膜との積層膜を、上記外部ベー
ス層に接触している部分を残してパターニングし、パタ
ーニング後の当該積層膜をベース電極とする工程と、上
記第3の多結晶シリコン膜と上記シリサイド膜との積層
膜を、上記ソース層およびドレイン層に接触している部
分を残してパターニングし、パターニング後の当該積層
膜をソース電極およびドレイン電極とする工程とをさら
に含むことを特徴とする請求項8または9記載の半導体
装置の製造方法である
[0033] Claim10StatedinventionIs the second polymorphism
The polycrystalline silicon film and the third polycrystalline silicon film
Forming a silicide film; and forming the second polycrystalline silicide
The laminated film of the capacitor film and the silicide film is
Pattern, leaving the part in contact with the
Using the laminated film as a base electrode after cleaning.
Lamination of the third polycrystalline silicon film and the silicide film
The film is placed in a portion in contact with the source layer and the drain layer.
Patterning, leaving the layer
A step of using the film as a source electrode and a drain electrode.
Is characterized by includingA semiconductor according to claim 8 or 9.
Device manufacturing method.

【0034】 請求項11記載の発明は、上記第2の多結
晶シリコン膜を形成する工程よりも前に、上記エミッタ
層の上部、コレクタ電極取出し部の上部および上記外部
ベース層の形成領域外の上記第1の半導体層の表面に、
それぞれ第2の絶縁膜を形成する工程をさらに含むこと
を特徴とする請求項8、9または10記載の半導体装置
の製造方法である
[0034] Claim11StatedinventionIs the second polymorphism
Before the step of forming a polycrystalline silicon film, the emitter
Above the layer, above the collector electrode outlet and above
On the surface of the first semiconductor layer outside the formation region of the base layer,
Each further including a step of forming a second insulating film.
Characterized by11. The semiconductor device according to claim 8, 9 or 10.
Manufacturing method.

【0035】[0035]

【0036】[0036]

【0037】[0037]

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図1は本発明の半導体装置の一
実施例であるバイCMOS集積回路の構成を示す断面図
である。P型半導体基板30上には、バイポーラトラン
ジスタが形成さた領域であるバイポーラ部201と、M
OSトランジスタが形成された領域であるCMOS部2
02とが設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a bi-CMOS integrated circuit which is an embodiment of the semiconductor device of the present invention. On a P-type semiconductor substrate 30, a bipolar portion 201, which is a region where a bipolar transistor is formed,
CMOS part 2 which is a region where an OS transistor is formed
02 is provided.

【0038】バイポーラ部201において、P型半導体
基板30上には、コレクタ抵抗低減のためのN+ 型埋め
込み層31が形成されており、さらに第1の半導体層を
構成するN型エピタキシャル層32が形成されている。
素子形成領域は、P型分離層33により他の素子形成領
域から分離されている。また、素子形成領域において、
活性領域を形成すべき領域以外のエピタキシャル層32
の表面には、エピタキシャル層32の表面を選択的に熱
酸化することにより得られた酸化膜34が形成されてい
る。
In the bipolar portion 201, an N + type buried layer 31 for reducing collector resistance is formed on a P type semiconductor substrate 30, and an N type epitaxial layer 32 constituting a first semiconductor layer is further formed. Is formed.
The element formation region is separated from other element formation regions by a P-type separation layer 33. In the element formation region,
The epitaxial layer 32 other than the region where the active region is to be formed
An oxide film 34 obtained by selectively thermally oxidizing the surface of the epitaxial layer 32 is formed on the surface of.

【0039】エピタキシャル層32の一部の領域は、所
定深さΔD(0.3〜0.4μm)だけエッチングされ
ており、このエッチング後のエピタキシャル層32の表
面から高さΔDだけ突出した凸部54が形成されてい
る。この凸部54の表面付近には不純物拡散により形成
したN+ 型エミッタ層36が設けられており、このエミ
ッタ層36の下部が活性ベース層35とされている。エ
ミッタ層36上には、N + 型多結晶シリコン膜で構成さ
れたエミッタ電極37が形成されている。
Some regions of the epitaxial layer 32 are partially
Etched by a constant depth ΔD (0.3-0.4 μm)
The surface of the epitaxial layer 32 after this etching
A projection 54 projecting from the surface by a height ΔD is formed.
You. Formed near the surface of the projection 54 by impurity diffusion
N+Type emitter layer 36 is provided.
The lower portion of the cutter layer 36 is an active base layer 35. D
On the mitter layer 36, N +Type polycrystalline silicon film
The formed emitter electrode 37 is formed.

【0040】エミッタ電極37の表面には酸化シリコン
膜38が積層形成されている。この酸化シリコン膜3
8、エミッタ電極37、エミッタ層36および活性ベー
ス層35からなる、エピタキシャル層32の表面から突
出した構造体39の側部には、酸化シリコン膜からなる
第1のサイドスペーサ40が被着されている。活性ベー
ス層35の周囲のエピタキシャル層32の表面付近に
は、高濃度に不純物を拡散した外部ベース層41がエミ
ッタ層36に対して自己整合的に(正確にはサイドスペ
ーサ40に対して自己整合的に)形成されている。この
外部ベース層41に接触するように、タングステンシリ
サイド(WSi2 )膜421と多結晶シリコン膜422
との積層膜からなるベース電極42が形成されている。
On the surface of the emitter electrode 37, a silicon oxide film 38 is formed by lamination. This silicon oxide film 3
8, a first side spacer 40 made of a silicon oxide film is adhered to a side of a structure 39 composed of an emitter electrode 37, an emitter layer 36, and an active base layer 35 and protruding from the surface of the epitaxial layer 32. I have. In the vicinity of the surface of the epitaxial layer 32 around the active base layer 35, an external base layer 41 in which impurities are diffused at a high concentration is self-aligned with the emitter layer 36 (more precisely, self-aligned with the side spacer 40). ) Is formed. The tungsten silicide (WSi 2 ) film 421 and the polycrystalline silicon film 422 are in contact with the external base layer 41.
And a base electrode 42 made of a laminated film of the above.

【0041】一方、外部ベース層41の形成領域外のエ
ピタキシャル層32の表面には不純物拡散により形成さ
れたN+ 型コレクタ電極取出し部43が設けられてい
る。このコレクタ電極取出し部43の表面にはN+ 型多
結晶シリコン膜で構成されたコレクタ電極44が接触し
ており、このコレクタ電極44上には酸化シリコン膜4
5が形成されている。また、コレクタ電極取出し部43
は、N+ 型ディープコレクタ46を介してN+ 型埋め込
み層31に接続されており、これによりコレクタ抵抗の
低減が図られている。
On the other hand, on the surface of the epitaxial layer 32 outside the region where the external base layer 41 is formed, an N + -type collector electrode extraction portion 43 formed by impurity diffusion is provided. A collector electrode 44 made of an N + -type polycrystalline silicon film is in contact with the surface of the collector electrode extraction portion 43, and a silicon oxide film 4 is formed on the collector electrode 44.
5 are formed. Also, the collector electrode take-out part 43
Are connected to the N + -type buried layer 31 via the N + -type deep collector 46, thereby reducing the collector resistance.

【0042】一方、CMOS部202では、P型半導体
基板1上にN型エピタキシャル層73AおよびP型ウエ
ル73Bが形成されている。エピタキシャル層73Aと
基板1との境界にはN+ 型埋め込み層75Aが設けられ
ている。エピタキシャル層73AおよびP型ウエル73
Bは、いずれも第2の半導体層に相当する。エピタキシ
ャル層73AおよびP型ウエル73Bの表面には、ゲー
ト酸化膜74A,74Bを介在させた状態でゲート電極
76A,76Bが形成されている。このゲート電極76
A,76Bは燐を添加して低抵抗化した多結晶シリコン
膜で構成されている。
On the other hand, in the CMOS section 202, an N-type epitaxial layer 73A and a P-type well 73B are formed on the P-type semiconductor substrate 1. At the boundary between the epitaxial layer 73A and the substrate 1, an N + type buried layer 75A is provided. Epitaxial layer 73A and P-type well 73
B corresponds to the second semiconductor layer. Gate electrodes 76A and 76B are formed on the surfaces of the epitaxial layer 73A and the P-type well 73B with the gate oxide films 74A and 74B interposed therebetween. This gate electrode 76
A and 76B are made of a polycrystalline silicon film whose resistance is reduced by adding phosphorus.

【0043】ゲート電極76A,76B上には、酸化シ
リコン膜85A,85Bが積層されている。酸化膜74
A,74B、ゲート電極76A,76Bおよび酸化シリ
コン膜85A,85Bからなるゲート構造体86A,8
6Bの側壁には第2のサイドスペーサ87A,87Bが
被着されている。ゲート電極76Aを挟んむエピタキシ
ャル層73A内の領域には、不純物を高濃度に拡散して
形成したP+ 型ソース層77AおよびP+ 型ドレイン層
78Aがゲート電極76Aに対して自己整合的に(正確
にはサイドスペーサ87Aに対して自己整合的に)形成
されている。このようにしてエピタキシャル層73Aの
領域においてPチャネル型MOS型トランジスタが形成
されている。
On the gate electrodes 76A and 76B, silicon oxide films 85A and 85B are stacked. Oxide film 74
A, 74B, gate electrodes 86A, 76B and gate structures 86A, 8 composed of silicon oxide films 85A, 85B.
The second side spacers 87A and 87B are attached to the side wall of 6B. In a region within the epitaxial layer 73A sandwiching the gate electrode 76A, a P + -type source layer 77A and a P + -type drain layer 78A formed by diffusing impurities at a high concentration are self-aligned with respect to the gate electrode 76A ( To be precise, it is formed (self-aligned with the side spacer 87A). Thus, a P-channel MOS transistor is formed in the region of the epitaxial layer 73A.

【0044】P型ウエル73Bでも同様に、ゲート電極
76Bを挟んでN+ 型ソース層77BおよびN+ 型ドレ
イン層78Bがゲート電極76Bに対して自己整合的に
(正確にはサイドスペーサ87Bに対して自己整合的
に)形成されており、このP型ウエル73Bの領域にお
いてNチャネル型MOS型トランジスタが形成されてい
る。
Similarly, in the P-type well 73B, the N + -type source layer 77B and the N + -type drain layer 78B are self-aligned with the gate electrode 76B (more precisely, with respect to the side spacer 87B) with the gate electrode 76B interposed therebetween. In the region of the P-type well 73B, an N-channel type MOS transistor is formed.

【0045】ソース層77Bおよびドレイン層78Bに
おいてゲート電極76Bの直下のチャネル領域に臨む部
分には、低濃度不純物拡散領域が形成されており、いわ
ゆるLDD(Lightly Doped Drain )構造となってい
る。これにより、チャネル領域とソース層77Bおよび
ドレイン層78Bとの間の不純物濃度の変化が緩慢にな
るから、この部分の耐圧が向上し、パンチスルーを良好
に防止できる。
A low concentration impurity diffusion region is formed in a portion of the source layer 77B and the drain layer 78B which faces the channel region immediately below the gate electrode 76B, and has a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure. As a result, the change in the impurity concentration between the channel region and the source layer 77B and the drain layer 78B becomes slow, so that the withstand voltage in this portion is improved and punch-through can be prevented well.

【0046】上述の酸化膜34は、CMOS部202に
おいても形成されており、エピタキシャル層73Aおよ
びP型ウエル73Bの表面から所定深さまで入り込ん
で、素子間の分離を達成している。ソース層77A,7
7Bおよびドレイン層78A,78B上には、それぞれ
ソース電極81A,81Bおよびドレイン電極82A,
82Bが形成されている。これらの電極81A,81
B,82A,82Bは、ソース・ドレイン層77A,7
7B,78A,78Bに接触する多結晶シリコン膜81
1A,811B,821A,821Bとタングステンシ
リサイド膜812A,812B,822A,822Bと
の積層膜で構成されている。
The above-described oxide film 34 is also formed in the CMOS portion 202, and penetrates to a predetermined depth from the surfaces of the epitaxial layer 73A and the P-type well 73B to achieve isolation between elements. Source layers 77A, 7
The source electrode 81A, 81B and the drain electrode 82A,
82B are formed. These electrodes 81A, 81
B, 82A, 82B are the source / drain layers 77A, 7B.
Polycrystalline silicon film 81 in contact with 7B, 78A, 78B
1A, 811B, 821A, 821B and a tungsten silicide film 812A, 812B, 822A, 822B.

【0047】上記のような本実施例の構成では、バイポ
ーラ部201において、エミッタ層43と活性ベース層
35とが積層されているから、半導体基板30を平面視
した場合に、バイポーラ部201の素子形成領域の面積
が従来に比較して格段に縮小されている。しかも、エミ
ッタ層43とエピタキシャル層32とは活性ベース層3
5により確実に分離されるから、エミッタ−コレクタ間
の短絡が生じるおそれもない。
In the configuration of the present embodiment as described above, since the emitter layer 43 and the active base layer 35 are laminated in the bipolar portion 201, when the semiconductor substrate 30 is viewed in a plan view, the element of the bipolar portion 201 The area of the formation region is significantly reduced as compared with the related art. In addition, the emitter layer 43 and the epitaxial layer 32 are
5, there is no danger of short circuit between the emitter and collector.

【0048】一方、上記のエッチング深さΔDおよびエ
ミッタ層36の層厚ΔDe(たとえば0.2μm)は、
エミッタ層36と外部ベース層41との間の距離を規定
する。エッチング深さΔDは、エッチング条件を適当に
選ぶことにより正確に制御でき、また層厚ΔDeの制御
もまた不純物の拡散深さを制御することによって高精度
で行える。このため、良好な精度でエミッタ層36と外
部ベース層41との間の距離を制御できる。これによ
り、エミッタ層36と外部ベース層41との間を確実に
分離して充分な耐圧を得る一方で、この間の距離を充分
に短くして、ベース抵抗rbb′も小さくできる。これに
より、ノイズ特性が向上される。
On the other hand, the etching depth ΔD and the layer thickness ΔDe (for example, 0.2 μm) of the emitter layer 36 are:
The distance between the emitter layer 36 and the external base layer 41 is defined. The etching depth ΔD can be accurately controlled by appropriately selecting the etching conditions, and the control of the layer thickness ΔDe can also be performed with high accuracy by controlling the impurity diffusion depth. Therefore, the distance between the emitter layer 36 and the external base layer 41 can be controlled with good accuracy. As a result, the emitter layer 36 and the external base layer 41 are reliably separated from each other and a sufficient withstand voltage is obtained, while the distance between the emitter layer 36 and the external base layer 41 is sufficiently reduced to reduce the base resistance rbb '. Thereby, noise characteristics are improved.

【0049】さらに、本実施例では、エミッタ電極37
およびコレクタ電極43は多結晶シリコン膜で構成され
ており、またベース電極42ならびにソース電極81
A,81Bおよびドレイン電極82A,82Bは外部ベ
ース層41やソース・ドレイン層77A,77B,78
A,78Bに接触する下層膜がポリシリコン膜で構成さ
れている。このため、金属電極を用いた場合のようなス
パイクやノジュールなどのオーミック不良が生じないと
いう利点がある。
Further, in this embodiment, the emitter electrode 37
And collector electrode 43 are formed of a polycrystalline silicon film.
A, 81B and drain electrodes 82A, 82B are formed on the external base layer 41 and the source / drain layers 77A, 77B, 78.
The lower layer film in contact with A, 78B is formed of a polysilicon film. Therefore, there is an advantage that ohmic defects such as spikes and nodules do not occur as in the case of using a metal electrode.

【0050】また、バイポーラ部201において、ベー
ス電極42は外部ベース層41にのみ電気的に接続され
ることが可能であり、サイドスペーサ40および酸化シ
リコン膜38,45ならびに酸化膜34により、外部ベ
ース層41以外のいずれの部分とも電気的に絶縁されて
いる。このため、ベース電極42は、基板上を或る程度
自由に引き回すことができ、このため、ベース電極42
に接続される金属配線を基板上に自由に配置することが
できる。これにより、配線の自由度を格段に増大させる
ことができ、ひいては高密度配線が可能となるので集積
回路の小型化にも寄与できる。
In the bipolar portion 201, the base electrode 42 can be electrically connected only to the external base layer 41, and the side spacer 40, the silicon oxide films 38 and 45, and the oxide film 34 All parts other than the layer 41 are electrically insulated. For this reason, the base electrode 42 can be freely routed on the substrate to some extent.
Can be freely arranged on the substrate. As a result, the degree of freedom of wiring can be remarkably increased, and high-density wiring can be realized, which can contribute to miniaturization of an integrated circuit.

【0051】さらに、CMOS部202では、ソース・
ドレイン層77A,77B,78A,78Bは、ゲート
構造体86A,86Bの側部に被着されたサイドスペー
サ87A,87Bと酸化膜34とをマクスとして、自己
整合的に形成される。このため、従来のようにマスク合
わせ余裕が必要でなく、これにより、CMOS部202
においても、素子面積の縮小化が図られる。
Further, in the CMOS section 202, the source
The drain layers 77A, 77B, 78A, 78B are formed in a self-aligned manner by using the side spacers 87A, 87B attached to the sides of the gate structures 86A, 86B and the oxide film 34 as a mask. For this reason, there is no need for a margin for mask alignment as in the related art.
In this case, the element area can be reduced.

【0052】しかも、サイドスペーサ87A,87Bを
設けているから、ゲート電極76A,76Bの直下のチ
ャネル領域とソース・ドレイン層77A,77B,78
A,78Bとの間の間隔を確実に制御できるから、パン
チスルーを防止できるという利点もある。サイドスペー
サ87A,87Bはまた、ゲート−ソース間およびゲー
ト−ドレイン間の短絡を防止する。図2、図3、図4お
よび図5は、上記のバイCMOS集積回路の製造方法を
工程順に示す断面図である。先ず、図2(a) に示すよう
に、P型半導体基板30上にN+ 埋め込み層31および
+ 型75Aが形成され、N型エピタキシャル層32,
N型エピタキシャル層73Aが成長させられる。その後
に形成されたN型エピタキシャル層内にP型ウエル73
Bが形成される。このとき、P型ウエル73Bの表面の
不純物濃度は、Nチャネル型MOS型トランジスタに要
求される閾値電圧(たとえば電流値1μAに対して1
V)に対応した値に調整される。
Further, since the side spacers 87A and 87B are provided, the channel region immediately below the gate electrodes 76A and 76B and the source / drain layers 77A, 77B and 78 are provided.
Since it is possible to reliably control the distance between A and 78B, there is an advantage that punch-through can be prevented. The side spacers 87A and 87B also prevent short circuits between the gate and the source and between the gate and the drain. 2, 3, 4 and 5 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the above-mentioned bi-CMOS integrated circuit in the order of steps. First, as shown in FIG. 2A, an N + buried layer 31 and an N + type 75A are formed on a P type semiconductor substrate 30, and an N type epitaxial layer 32,
An N-type epitaxial layer 73A is grown. The P-type well 73 is formed in the N-type epitaxial layer formed thereafter.
B is formed. At this time, the impurity concentration on the surface of the P-type well 73B is equal to the threshold voltage required for the N-channel MOS transistor (eg, 1
It is adjusted to a value corresponding to V).

【0053】この後、エピタキシャル層32,73Aお
よびP型ウエル73Bの表面を選択的に熱酸化するLO
COS(LOCal Oxidation of Silicon)法により、酸化
膜34が形成される。この状態から、外部ベース層41
などを形成するための領域55に、P型活性ベース層3
5に要求される濃度(たとえば1×1018cm-3)で不純
物イオンが注入される。
Thereafter, the LOs for selectively thermally oxidizing the surfaces of the epitaxial layers 32 and 73A and the P-type well 73B are formed.
The oxide film 34 is formed by the COS (LOCal Oxidation of Silicon) method. From this state, the external base layer 41
In the region 55 for forming the P-type active base layer 3
Impurity ions are implanted at a concentration required for 5 (for example, 1 × 10 18 cm −3 ).

【0054】次に、全面に薄い酸化膜(図示せず。)を
成長させた後、Pチャネル型MOSトランジスタの閾値
電圧を調整するために、N型エピタキシャル層73Aの
表面にイオン注入が行われる。その後、上記の薄い酸化
膜が除去され、図2(b) に示すように、ゲート酸化膜7
4A,74Bに対応した第1の絶縁膜である酸化膜56
が形成させられ、CMOS部202のエピタキシャル層
73AおよびP型ウエル73B上の領域以外の部分は除
去される。この状態から、全面に第1の多結晶シリコン
膜57が形成され、この第1の多結晶シリコン膜57中
に燐が拡散される。これにより、低抵抗な多結晶シリコ
ン膜57が得られる。
Next, after a thin oxide film (not shown) is grown on the entire surface, ions are implanted into the surface of the N-type epitaxial layer 73A in order to adjust the threshold voltage of the P-channel MOS transistor. . Thereafter, the thin oxide film is removed, and as shown in FIG.
Oxide film 56 as a first insulating film corresponding to 4A, 74B
Is formed, and portions other than the regions on the epitaxial layer 73A and the P-type well 73B of the CMOS section 202 are removed. From this state, a first polycrystalline silicon film 57 is formed on the entire surface, and phosphorus is diffused into the first polycrystalline silicon film 57. Thus, a low-resistance polycrystalline silicon film 57 is obtained.

【0055】この多結晶シリコン膜57上にはCVD法
(化学的気相成長法)により、図1の酸化膜38,85
A,85Bに対応した酸化シリコン膜58が形成され
て、図2(b) 図示の状態となる。この酸化シリコン膜5
8は、第2の絶縁膜に相当する。この状態から、図3
(c) に示すように、たとえばRIE法(反応性イオンエ
ッチング法)などの異方性エッチングにより、酸化膜5
6、多結晶シリコン膜57および酸化シリコン膜58が
エッチングされて、バイポーラ部201における構造体
39と、CMOS部に202におけるゲート構造体86
A,86Bなどが形成される。
Oxide films 38 and 85 of FIG. 1 are formed on polycrystalline silicon film 57 by CVD (chemical vapor deposition).
A silicon oxide film 58 corresponding to A and 85B is formed, and the state shown in FIG. This silicon oxide film 5
8 corresponds to a second insulating film. From this state, FIG.
As shown in (c), the oxide film 5 is formed by anisotropic etching such as RIE (reactive ion etching).
6. The polycrystalline silicon film 57 and the silicon oxide film 58 are etched to form a structure 39 in the bipolar portion 201 and a gate structure 86 in the CMOS portion 202.
A, 86B and the like are formed.

【0056】このとき、バイポーラ部201のエピタキ
シャル層32の表面には、酸化膜56が形成されていな
いため、エピタキシャル層32の表面が深さΔD(たと
えば0.3μm程度。図1参照。)だけエッチング除去
される。すなわち、異方性エッチングにおけるシリコン
と酸化シリコン膜との選択比は10以上であるため、酸
化膜56がエッチング除去される間に、エピタキシャル
層32が比較的深くまでエッチングされることになる。
このようにして、エピタキシャル層32には、エッチン
グ後の表面から高さΔDだけ突出した凸部54が形成さ
れる。
At this time, since oxide film 56 is not formed on the surface of epitaxial layer 32 of bipolar portion 201, the surface of epitaxial layer 32 has a depth ΔD (for example, about 0.3 μm; see FIG. 1). It is etched away. That is, since the selectivity between silicon and the silicon oxide film in the anisotropic etching is 10 or more, the epitaxial layer 32 is etched to a relatively large depth while the oxide film 56 is removed by etching.
In this manner, the protrusions 54 projecting from the etched surface by the height ΔD are formed in the epitaxial layer 32.

【0057】次に、図3(d) に示すように、P型ウエル
73Bの領域のみに、低濃度に燐イオンが打ち込まれ、
これにより、ゲート構造体86Bに対して自己整合的
に、N - 型不純物拡散層59が形成される。さらに、図
3(d) において仮想線で示すように、CVD法によって
全面に第3の絶縁膜である不純物を含まない酸化シリコ
ン膜60が堆積される。そして、熱処理が行われ、上記
第1の多結晶シリコン膜57をパターニングして得られ
たエミッタ電極37およびコレクタ電極44中の燐がエ
ピタキシャル層32中に拡散させられる。これにより、
凸部54の頂面付近にN+ 型エミッタ層36が形成さ
れ、このエミッタ層36の下部が活性ベース層35とな
る。また、コレクタ電極44の下部には、N+ 型コレク
タ電極取出し部43が形成される。
Next, as shown in FIG.
Phosphorus ions are implanted at a low concentration only in the region 73B,
This makes the gate structure 86B self-aligned.
And N -Formed impurity diffusion layer 59 is formed. Furthermore, the figure
As shown by the imaginary line in FIG.
Silicon oxide not containing impurities as a third insulating film on the entire surface
A film 60 is deposited. Then, heat treatment is performed,
It is obtained by patterning the first polycrystalline silicon film 57.
Phosphorus in the emitter electrode 37 and the collector electrode 44
It is diffused into the epitaxial layer 32. This allows
N near the top surface of the projection 54+Type emitter layer 36 is formed.
The lower portion of the emitter layer 36 becomes the active base layer 35.
You. In addition, under the collector electrode 44, N+Type collection
The electrode extraction portion 43 is formed.

【0058】この後、酸化シリコン膜60が異方性エッ
チングによってエッチングバックされ、これにより、バ
イポーラ部201の構造体39の側壁に被着した第1の
サイドスペーサ40と、CMOS部202におけるゲー
ト構造体86A,86Bの側壁に被着した第2のサイド
スペーサ87A,87Bとが形成される。このようにし
て、第1および第2のサイドスペーサ40,87A,8
7Bが同一工程で形成される。
Thereafter, the silicon oxide film 60 is etched back by anisotropic etching, whereby the first side spacer 40 attached to the side wall of the structure 39 of the bipolar portion 201 and the gate structure in the CMOS portion 202 are formed. Second side spacers 87A and 87B are formed on the side walls of the bodies 86A and 86B. Thus, the first and second side spacers 40, 87A, 8
7B are formed in the same step.

【0059】次いで、図4(e) に示すように、多結晶シ
リコン膜61が全面に堆積される。そして、この多結晶
シリコン膜61において、Nチャネル型MOS型トラン
ジスタを形成すべきP型ウエル73Bの部分以外の領域
を覆うようにマスクがかけられ、砒素イオンまたは燐イ
オンが高濃度に注入される。これにより、多結晶シリコ
ン膜61の領域612の部分にはN型ドーパントである
砒素または燐が添加される。
Next, as shown in FIG. 4E, a polycrystalline silicon film 61 is deposited on the entire surface. Then, a mask is applied to the polycrystalline silicon film 61 so as to cover a region other than the P-type well 73B where the N-channel MOS transistor is to be formed, and arsenic ions or phosphorus ions are implanted at a high concentration. . As a result, arsenic or phosphorus as an N-type dopant is added to the region 612 of the polycrystalline silicon film 61.

【0060】同様にして、バイポーラ部201およびN
型エピタキシャル層73Aの部分の領域611,613
の多結晶シリコン膜61には、P型ドーパントであるホ
ウ素が添加される。上記のように領域611の多結晶シ
リコン膜61は第2の多結晶シリコン膜に相当し、領域
612および613の多結晶シリコン膜61は第3の多
結晶シリコン膜に相当する。
Similarly, bipolar unit 201 and N
Regions 611 and 613 in the portion of the type epitaxial layer 73A
The polycrystalline silicon film 61 is doped with boron as a P-type dopant. As described above, the polycrystalline silicon film 61 in the region 611 corresponds to the second polycrystalline silicon film, and the polycrystalline silicon films 61 in the regions 612 and 613 correspond to the third polycrystalline silicon film.

【0061】なお、各領域611,612,613毎に
必要な不純物を含む多結晶シリコン膜を個別にパターン
形成してもよいが、このような方法では多結晶シリコン
膜を複数回形成しなければならないので、1枚の多結晶
シリコン膜61の各領域に不純物を選択的に添加する上
記の方法が適用されることが好ましい。次に、図4(f)
に示すように、多結晶シリコン膜61上にタングステン
シリサイド膜62がたとえばスパッタ法により堆積させ
られる。このタングステンシリサイド膜62と多結晶シ
リコン膜61との積層膜は、充分に低い抵抗値(多結晶
シリコン膜61単独の場合の10分の1程度)を有して
いるので、この積層膜は、そのまま電極として用いるこ
とができる。
Although a polycrystalline silicon film containing necessary impurities may be individually formed in each of the regions 611, 612, and 613, such a method is required unless the polycrystalline silicon film is formed a plurality of times. Therefore, it is preferable to apply the above-described method of selectively adding an impurity to each region of one polycrystalline silicon film 61. Next, FIG.
As shown in FIG. 7, a tungsten silicide film 62 is deposited on a polycrystalline silicon film 61 by, for example, a sputtering method. Since the laminated film of the tungsten silicide film 62 and the polycrystalline silicon film 61 has a sufficiently low resistance value (about one-tenth that of the polycrystalline silicon film 61 alone), this laminated film The electrode can be used as it is.

【0062】次に、全面にレジストを塗布し、エッチン
グバックを施して平坦化することにより、図5(g) の状
態となる。63はレジストである。この図5(g) の状態
では、バイポーラ部201の構造体39の上部、ならび
にCMOS部202におけるゲート構造体86A,86
Bの上部の多結晶シリコン膜61およびタングステンシ
リサイド膜62が除去されている。
Next, a resist is applied to the entire surface, etched back, and flattened to obtain a state shown in FIG. 5 (g). 63 is a resist. In the state shown in FIG. 5G, the upper portions of the structure 39 of the bipolar portion 201 and the gate structures 86A and 86 in the CMOS portion 202 are formed.
The polycrystalline silicon film 61 and the tungsten silicide film 62 above B are removed.

【0063】この状態から、図5(h) に示すように、レ
ジスト63が除去され、多結晶シリコン膜61およびタ
ングステンシリサイド膜62がパターニングされて、ベ
ース電極42、ソース電極81A,81Bおよびドレイ
ン電極82A,82Bが形成される。この後に、ホウ素
を添加した燐ガラスなどからなる層間絶縁膜64(図1
では図示が省略されている。)が形成される。その後、
熱処理が行われ、ベース電極42、ソース電極81A,
81Bおよびドレイン電極82A,82Bの各下層膜で
ある多結晶シリコン膜421,811A,811B,8
21A,821B(図1参照。)中の不純物が、エピタ
キシャル層32,73AおよびP型ウエル73B中に拡
散される。
From this state, as shown in FIG. 5H, the resist 63 is removed, and the polycrystalline silicon film 61 and the tungsten silicide film 62 are patterned to form the base electrode 42, the source electrodes 81A and 81B, and the drain electrode. 82A and 82B are formed. Thereafter, an interlayer insulating film 64 made of phosphorus glass or the like to which boron is added (FIG. 1)
The illustration is omitted in FIG. ) Is formed. afterwards,
Heat treatment is performed, and the base electrode 42, the source electrode 81A,
81B and polycrystalline silicon films 421, 811A, 811B, 8 which are lower layers of the drain electrodes 82A, 82B.
Impurities in 21A and 821B (see FIG. 1) are diffused into epitaxial layers 32 and 73A and P-type well 73B.

【0064】これにより、エミッタ層36に対して自己
整合的に外部ベース層41が形成され、ゲート電極76
A,76Bに対して自己整合的にソース層77A,77
Bおよびドレイン層78A,78Bが形成されることに
なる。なお、多結晶シリコン膜42B中のホウ素をエピ
タキシャル層32に拡散させてP+ 型外部ベース層41
を形成する際には、ホウ素の横方向の拡散広がりが、サ
イドスペーサ40の幅(たとえば2000〜3000
Å)程度となるように制御することが好ましい。これは
P型外部ベース層41とエミッタ層36との接触を防止
するためである。不純物を拡散する際に横方向について
の拡散速度は、基板の深さ方向に関する拡散速度の半分
程度であるから、拡散深さを制御することで、拡散層の
横方向への広がりを制御できる。
Thus, the external base layer 41 is formed in a self-aligned manner with respect to the emitter layer 36, and the gate electrode 76 is formed.
A and 77B in a self-aligned manner with respect to the source layers 77A and 77B.
B and the drain layers 78A and 78B are formed. It should be noted that boron in the polycrystalline silicon film 42B is diffused into the epitaxial layer 32 to form the P + type external base layer 41.
When boron is formed, the lateral diffusion spread of boron depends on the width of the side spacer 40 (for example, 2000 to 3000).
Ii) It is preferable to control so as to be approximately. This is to prevent contact between the P-type external base layer 41 and the emitter layer 36. When diffusing impurities, the diffusion speed in the lateral direction is about half of the diffusion speed in the depth direction of the substrate. Therefore, by controlling the diffusion depth, the diffusion of the diffusion layer in the lateral direction can be controlled.

【0065】図5(h) の状態から、さらに、層間絶縁膜
64に図外のコンタクト孔が開孔され、このコンタクト
孔を介してベース電極42、エミッタ電極37、コレク
タ電極44、ソース電極81A,81Bおよびドレイン
電極82A,82Bにそれぞれ接続されるように、アル
ミニウム配線が形成される。このようにして、バイポー
ラ部201にはNPNトランジスタが形成され、CMO
S部202においてはNチャネル型MOS型トランジス
タおよびPチャネル型MOS型トランジスタが形成され
る。
5H, a contact hole (not shown) is further opened in the interlayer insulating film 64, and the base electrode 42, the emitter electrode 37, the collector electrode 44, and the source electrode 81A are formed through the contact holes. , 81B and drain electrodes 82A, 82B are formed respectively. Thus, an NPN transistor is formed in the bipolar unit 201, and the CMOS
In the S section 202, an N-channel MOS transistor and a P-channel MOS transistor are formed.

【0066】上記の製造方法では、バイポーラ部201
では外部ベース層41がエミッタ層36などに対して自
己整合的に形成され、またCMOSではゲート電極76
A,76Bに対して自己整合的にソース層81A,81
Bおよびドレイン層82A,82Bが形成される。この
ため、簡単な製造工程で素子を製造することができる。
具体的には、マスク数を削減できる。
In the above manufacturing method, the bipolar part 201
In this case, the external base layer 41 is formed in a self-aligned manner with respect to the emitter layer 36 and the like.
A, 76B in a self-aligned manner with the source layers 81A, 81B.
B and drain layers 82A and 82B are formed. Therefore, the element can be manufactured by a simple manufacturing process.
Specifically, the number of masks can be reduced.

【0067】また、サイドスペーサ40などの働きによ
って、コンタク孔の開孔などのような特別の工程を何ら
要することなく、ベース電極42とエミッタ層36とが
絶縁された状態で、ベース電極42と外部ベース層41
との接触を得ることができる。同様に、サイドスペーサ
87A,87Bにより、ソース・ドレイン電極81A,
81B,82A,82Bとゲート電極76A,76Bと
が絶縁された状態で、各電極とソース・ドレイン層77
A,77B,78A,78Bとの接触が得られる。この
ことによっても、製造工程の簡素化が図られる。
The operation of the side spacer 40 and the like allows the base electrode 42 and the emitter layer 36 to be insulated from each other without any special process such as opening a contact hole. External base layer 41
You can get in contact with. Similarly, the source / drain electrodes 81A, 81A are formed by the side spacers 87A, 87B.
81B, 82A, 82B and the gate electrodes 76A, 76B are insulated from each other and the source / drain layers 77
Contact with A, 77B, 78A, 78B is obtained. This also simplifies the manufacturing process.

【0068】さらに、外部ベース層35を形成するため
の不純物を含んだ多結晶シリコン膜421にタングステ
ンシリサイド膜422を積層して低抵抗な積層膜を形成
し、この積層膜をベース電極42としている。すなわ
ち、外部ベース層35の形成のために用いた多結晶シリ
コン膜42Aを、ベース電極42の一部として用いてい
る。ソース・ドレイン電極81A,81B,82A,8
2Bについても同様である。このことによっても、製造
工程の簡素化が図られる。
Further, a tungsten silicide film 422 is laminated on a polycrystalline silicon film 421 containing impurities for forming the external base layer 35 to form a low-resistance laminated film, and this laminated film is used as the base electrode 42. . That is, the polycrystalline silicon film 42A used for forming the external base layer 35 is used as a part of the base electrode 42. Source / drain electrodes 81A, 81B, 82A, 8
The same applies to 2B. This also simplifies the manufacturing process.

【0069】さらには、上記のような電極形成方法で
は、各電極と不純物拡散層との位置がずれるおそれがな
いから、従来のように、ソース・ドレイン層の拡散のた
めのマスクとコンタクト孔形成のためのマスクとのアス
ク合わせ余裕を考慮する必要が無い。これにより、バイ
ポーラ部201およびCMOS部202のいずれにおい
ても、素子面積の縮小化か図られる。
Further, in the above-described electrode forming method, since there is no possibility that the positions of the respective electrodes and the impurity diffusion layers are shifted, a mask for forming the source / drain layers and a contact hole are formed as in the prior art. There is no need to consider the margin for ask alignment with the mask for this purpose. Thus, in both the bipolar unit 201 and the CMOS unit 202, the element area can be reduced.

【0070】また、図4(e) から判るように、ベース電
極42の下層膜となる多結晶シリコン膜61を形成する
前のバイポーラ部201の表面は、外部ベース層41を
形成すべき領域を除いて絶縁膜(酸化膜34,38,4
5およびサイドスペーサ40等)で被覆されている。こ
のため、ベース電極42は基板上を或る程度自由に引き
回すことができ、これにより任意の位置に配線接続のた
めのコンタクト孔を配置することができる。これによっ
て、配線の自由度が格段に増大する。この結果、配線を
高密度に形成することが可能となるから、装置の小型化
に寄与できる。
As can be seen from FIG. 4E, the surface of the bipolar portion 201 before the formation of the polycrystalline silicon film 61 as the lower layer film of the base electrode 42 has a region where the external base layer 41 is to be formed. Except for insulating films (oxide films 34, 38, 4)
5 and side spacers 40). For this reason, the base electrode 42 can be freely routed on the substrate to some extent, whereby a contact hole for wiring connection can be arranged at an arbitrary position. As a result, the degree of freedom of wiring is significantly increased. As a result, the wiring can be formed at a high density, which can contribute to downsizing of the device.

【0071】さらに、図3(c) および図3(d) に示され
ているように、エミッタ層36は、エピタキシャル層3
2の表面から突出した凸部54上に燐を添加した多結晶
シリコン膜からなるエミッタ電極37を積層し、エミッ
タ電極37中の燐を凸部54の頂面付近に拡散させるこ
とにより形成される。この形成方法では、エミッタ層3
6を薄く形成して浅い接合を形成させることができるの
で、エミッタ注入効率が高まり、高周波特性が格段に向
上される。
Further, as shown in FIGS. 3C and 3D, the emitter layer 36 is
An emitter electrode 37 made of a polycrystalline silicon film doped with phosphorus is laminated on the convex portion 54 protruding from the surface of the second electrode 2, and the phosphor in the emitter electrode 37 is diffused near the top surface of the convex portion 54. . In this forming method, the emitter layer 3
6 can be formed thinly to form a shallow junction, so that the emitter injection efficiency is increased and the high frequency characteristics are significantly improved.

【0072】また、図2(b) および図3(c) に示されて
いるように、MOS部202には酸化膜56が形成され
ており、バイポーラ部201には同様な酸化膜が形成さ
れていないことを利用して、ゲート構造体86A,86
Bと凸部34との形成を同一工程で行っている。これに
より、製造工程が簡素化されている。本発明の実施例の
説明は上述のとおりであるが、本発明は上記の実施例に
限定されるものではない。たとえば上記の製造方法で
は、ホウ素が添加された多結晶シリコン膜421からの
熱拡散によって外部ベース層41が形成されているが、
たとえば不純物を添加しない多結晶シリコン膜の形成後
に、イオン注入を行うことでP型外部ベース層41を形
成してもよい。
As shown in FIGS. 2B and 3C, an oxide film 56 is formed in the MOS portion 202, and a similar oxide film is formed in the bipolar portion 201. Utilizing the fact that the gate structures 86A, 86
The formation of B and the convex portion 34 are performed in the same step. This simplifies the manufacturing process. The description of the embodiments of the present invention is as described above, but the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above manufacturing method, the external base layer 41 is formed by thermal diffusion from the boron-doped polycrystalline silicon film 421.
For example, the P-type external base layer 41 may be formed by performing ion implantation after forming a polycrystalline silicon film to which no impurity is added.

【0073】また、上記の実施例では、ベース電極42
を構成するシリサイド膜としてタングステンシリサイド
膜42Aを用いているが、シリサイド膜には他に、モリ
ブデンシリサイド膜やチタンシリサイド膜などを適用す
ることができる。さらに、上記の実施例では、バイポー
ラ部201にNPNトランジスタが形成される場合を例
にとって説明したが、本発明はバイポーラ部にPNPト
ランジスタが形成される場合や、PNPトランジスタお
よびNPNトランジスタの両方が形成される場合にも容
易に応用することができる。具体的には、PNPトラン
ジスタが形成される領域においては、エミッタ電極37
として燐を添加した多結晶シリコン膜の代わりにホウ素
を添加した多結晶シリコン膜を用い、外部ベース層41
を形成するためのポリシリコン膜としてホウ素を添加し
たものの代わりに、燐を添加したものを用いればよい。
In the above embodiment, the base electrode 42
Although the tungsten silicide film 42A is used as the silicide film constituting the above, a molybdenum silicide film, a titanium silicide film, or the like can be applied to the silicide film. Further, in the above embodiment, the case where the NPN transistor is formed in the bipolar unit 201 has been described as an example. It can be easily applied to other cases. Specifically, in the region where the PNP transistor is formed, the emitter electrode 37
As the external base layer 41, a polycrystalline silicon film to which boron is added is used instead of the polycrystalline silicon film to which phosphorus is added.
May be used instead of the boron-added polysilicon film for forming the silicon film.

【0074】また、上記の実施例では、同一基板上にバ
イポーラトランジスタとともに、Nチャネル型MOS型
トランジスタおよびPチャネル型MOS型トランジスタ
の両方が形成されるバイCMOS集積回路を例にとった
が、本発明はバイポーラトランジスタとともに、Nチャ
ネル型またはPチャネル型のいずれかのMOS型トラン
ジスタのみが同一基板上に形成される他の集積回路など
の半導体装置に対しても適用することできる。
In the above embodiment, a bi-CMOS integrated circuit in which both an N-channel MOS transistor and a P-channel MOS transistor are formed together with a bipolar transistor on the same substrate is taken as an example. The invention can be applied to a semiconductor device such as another integrated circuit in which only an N-channel type or P-channel type MOS transistor is formed on the same substrate together with a bipolar transistor.

【0075】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の変更を施すことが可能である。
In addition, various changes can be made without changing the gist of the present invention.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、バイポー
ラ部においては、活性ベース層とエミッタ層とが積層さ
れており、しかも外部ベース層はエミッタ層に対して自
己整合的に形成されているので、素子面積を格段に小さ
くすることができる。また、MOS部においては、ゲー
ト電極に対して自己整合的にソース・ドレイン層が形成
されているから、このMOS部の縮小化も図られる。こ
れにより、半導体集積回路などにおいて高集積化が図ら
れるようになる。
As described above, according to the present invention, in the bipolar portion, the active base layer and the emitter layer are laminated, and the external base layer is formed in a self-aligned manner with respect to the emitter layer. Therefore, the element area can be significantly reduced. Further, since the source / drain layers are formed in the MOS portion in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, the size of the MOS portion can be reduced. As a result, high integration can be achieved in a semiconductor integrated circuit or the like.

【0077】一方、エミッタ層と外部ベース層との間
は、これらの積層方向に関して確実に分離される。しか
も、この積層方向に関する各層の層厚の制御は、高精度
に行えるから、エミッタ層と外部ベース層との間隔を充
分に短くすることで、充分な耐圧を有しつつ、ベース抵
抗を格段に低減することができる。これによって、ノイ
ズ特性を格段に向上することができる。
On the other hand, the emitter layer and the external base layer are surely separated from each other in the stacking direction. In addition, since the thickness of each layer in the stacking direction can be controlled with high precision, the distance between the emitter layer and the external base layer is made sufficiently short so that the base resistance is significantly increased while having a sufficient withstand voltage. Can be reduced. As a result, noise characteristics can be significantly improved.

【0078】なお、バイポーラ部において、上記活性ベ
ース層およびエミッタ層を含む半導体層表面から突出し
た構造体の側壁に第1のサイドスペーサを被着させるこ
とにより、外部ベース層とエミッタ層との接触を一層確
実に防止できる。また、MOS部において、ゲート構造
体の側壁に被着する第2のサイドスペーサを設け、この
第2のサイドスペーサに対して自己整合的にソース・ド
レイン層を形成すれば、ゲート電極とソース・ドレイン
層との間隔を正確に制御することができるので、パンチ
スルーを良好に抑制することができる。
In the bipolar portion, the first side spacer is attached to the side wall of the structure protruding from the surface of the semiconductor layer including the active base layer and the emitter layer, so that the contact between the external base layer and the emitter layer is achieved. Can be more reliably prevented. Further, in the MOS portion, if a second side spacer is provided on the side wall of the gate structure and a source / drain layer is formed in self-alignment with the second side spacer, the gate electrode and the source Since the distance to the drain layer can be accurately controlled, punch-through can be favorably suppressed.

【0079】また、半導体層表面から突出させた凸部の
頂面に多結晶シリコン膜を形成し、この多結晶シリコン
膜から凸部の頂面付近に不純物を拡散させることにより
エミッタ層を形成すれば、エミッタ層を薄く形成して浅
い接合を形成することができる。これにより、エミッタ
注入効率が高まり、高周波特性を格段に向上することが
できる。
Further, an emitter layer is formed by forming a polycrystalline silicon film on the top surface of the protrusion protruding from the semiconductor layer surface and diffusing impurities from the polycrystalline silicon film to the vicinity of the top surface of the protrusion. For example, a shallow junction can be formed by forming the emitter layer thin. As a result, the emitter injection efficiency is increased, and the high frequency characteristics can be significantly improved.

【0080】さらに、上記外部ベース層の形成を、エミ
ッタ層の周囲の半導体層表面に接触するように形成した
多結晶シリコン膜中の不純物を半導体層内に拡散させて
行う場合には、上記多結晶シリコン膜にシリサイド膜を
積層させて、この積層膜をベース電極として用いること
ができる。このようにすれば、特別にコンタクト孔を形
成したりする工程を経ることなく、ベース電極を形成で
きる。MOS部におけるソース・ドレインについても同
様に処理できる。
Further, in the case where the external base layer is formed by diffusing impurities in a polycrystalline silicon film formed so as to be in contact with the surface of the semiconductor layer around the emitter layer into the semiconductor layer, the above poly base is formed. A silicide film is stacked on a crystalline silicon film, and this stacked film can be used as a base electrode. In this case, the base electrode can be formed without a step of forming a contact hole. The same processing can be applied to the source / drain in the MOS section.

【0081】また、エミッタ層の上部、コレクタ電極引
出し部の上部および外部ベースの形成領域外のMOS部
の半導体層の表面に、それぞれ絶縁膜を形成しておき、
この絶縁膜上にベース電極を形成する構成とすれば、こ
のベース電極は或る程度自由に引き回すことができる。
このため、金属配線とベース電極との接続位置を任意に
設定することができるので、配線の自由度を増すことが
できる。これにより、配線を高密度に形成することが可
能となり、装置の小型化に寄与できる。
An insulating film is formed on the emitter layer, on the collector electrode lead-out part, and on the surface of the semiconductor layer of the MOS part outside the region where the external base is formed.
With a configuration in which a base electrode is formed on the insulating film, the base electrode can be freely routed to some extent.
For this reason, since the connection position between the metal wiring and the base electrode can be set arbitrarily, the degree of freedom of wiring can be increased. This makes it possible to form the wiring at a high density, which can contribute to downsizing of the device.

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

【図1】本発明の一実施例の半導体装置の構成を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例の半導体装置の製造方法を工程順に
示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment in the order of steps.

【図3】上記実施例の半導体装置の製造方法を工程順に
示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment in the order of steps.

【図4】上記実施例の半導体装置の製造方法を工程順に
示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment in the order of steps.

【図5】上記実施例の半導体装置の製造方法を工程順に
示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment in the order of steps.

【図6】従来の半導体装置の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

32 N型エピタキシャル層(第1の半
導体層) 34 酸化膜 35 P型活性ベース層 36 N+ 型エミッタ層 37 エミッタ電極 38 酸化シリコン膜 39 構造体 40 第1のサイドスペーサ 41 P+ 型外部ベース層 42 ベース電極 421 多結晶シリコン膜 422 タングステンシリサイド膜 43 N+ 型コレクタ電極引出し部 44 コレクタ電極 45 酸化シリコン膜 54 凸部 56 酸化膜(第1の絶縁膜) 57 第1の多結晶シリコン膜 58 酸化シリコン膜(第2の絶縁膜) 60 酸化シリコン膜(第3の絶縁膜) 61 多結晶シリコン膜(第2、第3の
多結晶シリコン膜) 62 タングステンシリサイド膜 73A N型エピタキシャル層(第2の半
導体層) 73B P型ウエル(第2の半導体層) 74A,74B ゲート酸化膜 76A,76B ゲート電極 77A,77B ソース層 78A,78B ドレイン層 81A,81B ソース電極 82A,82B ドレイン電極 811A,811B 多結晶シリコン膜 812A,812B タングステンシリサイド膜 86A,86B ゲート構造体 87A,87B 第2のサイドスペーサ 201 バイポーラ部 202 CMOS部
32 N-type epitaxial layer (first semiconductor layer) 34 Oxide film 35 P-type active base layer 36 N + -type emitter layer 37 Emitter electrode 38 Silicon oxide film 39 Structure 40 First side spacer 41 P + -type external base layer 42 Base electrode 421 Polycrystalline silicon film 422 Tungsten silicide film 43 N + type collector electrode lead-out part 44 Collector electrode 45 Silicon oxide film 54 Convex part 56 Oxide film (first insulating film) 57 First polycrystalline silicon film 58 Oxidation Silicon film (second insulating film) 60 Silicon oxide film (third insulating film) 61 Polycrystalline silicon film (second and third polycrystalline silicon films) 62 Tungsten silicide film 73A N-type epitaxial layer (second Semiconductor layer) 73B P-type well (second semiconductor layer) 74A, 74B Gate oxide film 76A, 7 B Gate electrode 77A, 77B Source layer 78A, 78B Drain layer 81A, 81B Source electrode 82A, 82B Drain electrode 811A, 811B Polycrystalline silicon film 812A, 812B Tungsten silicide film 86A, 86B Gate structure 87A, 87B Second side spacer 201 Bipolar section 202 CMOS section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/06 H01L 21/8249 H01L 29/73 H01L 21/331 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/06 H01L 21/8249 H01L 29/73 H01L 21/331

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】同一の基板上に、バイポーラトランジスタ
が形成されるバイポーラ部と、MOS型トランジスタが
形成されるMOS部とが設けられる半導体装置を製造す
る方法であって、 上記バイポーラ部に第1の導電型の第1の半導体層を形
成する工程と、 この第1の半導体層表面の所定領域に不純物を低濃度に
拡散し、この所定領域の第1の半導体層の表面付近を上
記第1の導電型とは異なる第2の導電型に制御する工程
と、 上記MOS部に第3の導電型の第2の半導体層を形成す
る工程と、 この第2の半導体層の表面に第1の絶縁膜を形成する工
程と、 上記第1の導電型に制御するための不純物を含む第1の
多結晶シリコン膜を全面に形成する工程と、 上記第1の多結晶シリコン膜および第1の絶縁膜を異方
性エッチングによりパターニングして、上記第1半導体
層上の上記所定領域に上記第1の多結晶シリコン膜から
なるエミッタ電極を形成し、上記第2の半導体層上に上
記第1の多結晶シリコン膜からなるゲート電極を形成す
るとともに、上記パターニングの際に、同時に、上記所
定領域の上記第1の半導体層を、上記エミッタ電極に対
して自己整合的に所定深さだけエッチングすることによ
り、エッチング後の第1の半導体層表面から突出した凸
部をエミッタ電極の下部に形成する工程と、 上記エミッタ電極中の不純物を拡散させることにより上
記凸部の頂面付近の導電型を上記第1の導電型に制御
し、この部分をエミッタ層とするとともに、このエミッ
タ層の下部の上記第2の導電型の部分を活性ベース層と
する工程と、 上記第1の半導体層の上記所定領域内に上記第2の導電
型に制御するための不純物を高濃度に拡散することによ
り、上記エミッタ層に対して自己整合的に外部ベース層
を形成する工程と、 上記第1の半導体層の上記所定領域外の表面付近に不純
物を高濃度に拡散して、上記第1の導電型のコレクタ電
極取出し部を形成する工程と、 上記第2の半導体層の表面付近に不純物を高濃度に拡散
することにより、上記 ゲート電極に対して自己整合的に
ソース層およびドレイン層を形成する工程とを含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A bipolar transistor on the same substrate.
Is formed, and the MOS transistor is
Manufacturing a semiconductor device provided with a MOS portion to be formed.
Forming a first semiconductor layer of a first conductivity type in the bipolar portion.
And a step of reducing the concentration of impurities in a predetermined region on the surface of the first semiconductor layer.
The first semiconductor layer in the predetermined region is diffused upward.
Controlling to a second conductivity type different from the first conductivity type
When, to form a second semiconductor layer of the third conductive type to the MOS portion
And that step, engineering of forming a first insulating film on a surface of the second semiconductor layer
And a first process including an impurity for controlling the first conductivity type.
Forming a polycrystalline silicon film over the entire surface; and forming the first polycrystalline silicon film and the first insulating film anisotropically.
The first semiconductor is patterned by reactive etching.
From the first polycrystalline silicon film to the predetermined region on the layer
An emitter electrode is formed on the second semiconductor layer.
Forming a gate electrode made of a first polycrystalline silicon film;
And at the same time,
The first semiconductor layer in the constant region is connected to the emitter electrode.
To a predetermined depth in a self-aligned manner.
And a protrusion protruding from the surface of the first semiconductor layer after etching.
Forming a portion below the emitter electrode, and diffusing impurities in the emitter electrode to form an upper portion.
Control the conductivity type near the top surface of the projection to the first conductivity type.
This part is used as the emitter layer, and
The portion of the second conductivity type below the data layer is referred to as an active base layer.
Performing the second conductive process in the predetermined region of the first semiconductor layer.
By diffusing the impurity for controlling the mold to a high concentration
External base layer in a self-aligned manner with respect to the emitter layer.
Forming a first semiconductor layer and an impurity near the surface of the first semiconductor layer outside the predetermined region.
The substance is diffused to a high concentration and the collector of the first conductivity type is charged.
Forming a pole extraction portion and diffusing impurities in a high concentration near the surface of the second semiconductor layer
By doing so, the gate electrode is self-aligned
Forming a source layer and a drain layer
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】上記外部ベース層を形成する工程は、上記
第1の半導体層の表面のエミッタ層の周囲の領域に接触
するとともに上記第1の導電型に制御するための不純物
を高濃度に含む第2の多結晶シリコン膜を形成する工程
と、この第2の多結晶シリコン膜中の不純物を上記第1
の半導体層内に拡散させる工程とを含み、 上記ソース層およびドレイン層を形成する工程は、上記
第2の半導体層の表面のソース層およびドレイン層を形
成すべき各領域に接触するとともに上記第4の導電型に
制御するための不純物を高濃度に含む第3の多結晶シリ
コン膜を形成する工程と、上記第3の多結晶シリコン膜
中の不純物を上記第2の半導体層内に拡散させる工程と
を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製
造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the step of forming the external base layer comprises:
Contact the area around the emitter layer on the surface of the first semiconductor layer
And impurities for controlling the first conductivity type.
Of forming second polycrystalline silicon film containing high concentration of silicon
And impurities in the second polycrystalline silicon film with the first polycrystalline silicon film.
Forming a source layer and a drain layer in the semiconductor layer.
Forming source and drain layers on the surface of the second semiconductor layer;
It comes into contact with each area to be formed and
Third polycrystalline silicon containing a high concentration of impurities for controlling
Forming a silicon film and the third polycrystalline silicon film
Diffusing impurities therein into the second semiconductor layer;
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
Construction method.
【請求項3】上記第2の多結晶シリコン膜を形成する工
程および上記第3の多結晶シリコン膜を形成する工程
は、 1枚の多結晶シリコン膜を全面に形成する工程と、 この1枚の多結晶シリコン膜において、上記バイポーラ
部の部分に、選択的に上記第1の導電型に制御するため
の不純物を添加する工程と、 上記1枚の多結晶シリコン膜において、上記MOS部の
部分に、選択的に上記第4の導電型に制御するための不
純物を添加する工程とを含むことを特徴とする請求項2
記載の半導体装置の製造方法。
3. A process for forming said second polycrystalline silicon film.
Forming the third polycrystalline silicon film
It includes the steps of forming a single polycrystalline silicon film on the entire surface, in this single polysilicon film, the bipolar
To selectively control the first conductivity type in the part
Adding the impurity of the MOS portion in the one polycrystalline silicon film.
In some parts, there is no need to selectively control the fourth conductivity type.
3. A step of adding a pure substance.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項4】上記第2の多結晶シリコン膜および第3の
多結晶シリコン膜を被覆するシリサイド膜を形成する工
程と、 上記第2の多結晶シリコン膜と上記シリサイド膜との積
層膜を、上記外部ベース層に接触している部分を残して
パターニングし、パターニング後の当該積層膜をベース
電極とする工程と、 上記第3の多結晶シリコン膜と上記シリサイド膜との積
層膜を、上記ソース層およびドレイン層に接触している
部分を残してパターニングし、パターニング後 の当該積
層膜をソース電極およびドレイン電極とする工程とをさ
らに含むことを特徴とする請求項2または3記載の半導
体装置の製造方法。
4. The second polycrystalline silicon film and a third polycrystalline silicon film.
Forming silicide film to cover polycrystalline silicon film
And degree, product of the second polycrystalline silicon film and the silicide film
Layer, leaving the part in contact with the external base layer
Patterned and based on the laminated film after patterning
A step of forming an electrode, and a product of the third polycrystalline silicon film and the silicide film
The layer film is in contact with the source layer and the drain layer
Leaving the portion is patterned, the product after patterning
The step of using the layer film as a source electrode and a drain electrode.
The semiconductor according to claim 2 or 3, wherein
Manufacturing method of body device.
【請求項5】上記第2の多結晶シリコン膜を形成する工
程よりも前に、上記エミッタ層の上部、コレクタ電極取
出し部の上部および上記外部ベース層の形成領域外の上
記第1の半導体層の表面に、それぞれ第2の絶縁膜を形
成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項2、3
または4記載の半導体装置の製造方法。
5. A process for forming said second polycrystalline silicon film.
Before the process, the upper part of the emitter layer and the collector electrode
On the top of the protrusion and outside the area where the external base layer is formed
A second insulating film is formed on the surface of the first semiconductor layer.
4. The method according to claim 2, further comprising the step of:
Or the method of manufacturing a semiconductor device according to 4.
【請求項6】上記外部ベース層を形成する工程の前に、
第3の絶縁膜を全面に形成する工程と、この第3の絶縁
膜をエッチングバックして、上記第1の半導体層表面か
ら突出した上記エミッタ層および活性ベース層を含む構
造体の側壁に被着した第1のサイドスペーサ、ならびに
上記第2の半導体層から突出した上記ゲート電極を含む
ゲート構造体の側壁に被着した第2のサイドスペーサを
形成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項1
乃至5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1 , wherein before the step of forming the external base layer,
Forming a third insulating film over the entire surface;
The film is etched back to remove the surface of the first semiconductor layer.
Including the emitter layer and the active base layer protruding from
A first side spacer attached to a side wall of the structure, and
Including the gate electrode protruding from the second semiconductor layer
A second side spacer attached to the side wall of the gate structure;
2. The method according to claim 1, further comprising the step of forming.
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】同一の基板上に、バイポーラトランジスタ
が形成されるバイポーラ部と、MOS型トランジスタが
形成されるMOS部とが設けられる半導体装置を製造す
る方法であって、 上記バイポーラ部に第1の導電型の第1の半導体層を形
成する工程と、 この第1の半導体層表面の所定領域に不純物を低濃度に
拡散し、この所定領域の第1の半導体層の表面付近を上
記第1の導電型とは異なる第2の導電型に制御する工程
と、 上記MOS部に第3の導電型の第2の半導体層を形成す
る工程と、 この第2の半導体層の表面に第1の絶縁膜を形成する工
程と、 上記第1の導電型に制御するための不純物を含む第1の
多結晶シリコン膜を全面に形成する工程と、 上記第1の多結晶シリコン膜および第1の絶縁膜をパタ
ーニングして、上記第1半導体層上の上記所定領域に上
記第1の多結晶シリコン膜からなるエミッタ電極を形成
し、上記第2の半導体層上に上記第1の多結晶シリコン
膜からなるゲート電極を形成する工程と、 上記所定領域の上記第1の半導体層を、上記エミッタ電
極に対して自己整合的に所定深さだけエッチングするこ
とにより、エッチング後の第1の半導体層表面から突出
した凸部をエミッタ電極の下部に形成する工程と、 上記エミッタ電極中の不純物を拡散させることにより上
記凸部の頂面付近の導電型を上記第1の導電型に制御
し、この部分をエミッタ層とするとともに、このエミッ
タ層の下部の上記第2の導電型の部分を活性ベース層と
する工程と、 上記第1の半導体層の上記所定領域内に上記第2の導電
型に制御するための不純物を高濃度に拡散することによ
り、上記エミッタ層に対して自己整合的に外部ベース層
を形成する工程と、 上記第1の半導体層の上記所定領域外の表面付近に不純
物を高濃度に拡散して、上記第1の導電型のコレクタ電
極取出し部を形成する工程と、 上記第2の半導体層の表面付近に不純物を高濃度に拡散
することにより、上記ゲート電極に対して自己整合的に
ソース層およびドレイン層を形成する工程とを含み、 さらに、上記外部ベース層を形成する工程の前に、第3
の絶縁膜を全面に形成する工程と、この第3の絶縁膜を
エッチングバックして、上記第1の半導体層表面から突
出した上記エミッタ層および活性ベース層を含む構造体
の側壁に被着した第1のサイドスペーサ、ならびに上記
第2の半導体層から突出した上記ゲート電極を含むゲー
ト構造体の側壁に被着した第2のサイドスペーサを形成
する工程とを含む ことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
7. A method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar portion on which a bipolar transistor is formed and a MOS portion on which a MOS transistor is formed are provided on the same substrate, wherein the bipolar portion has a first portion. Forming a first semiconductor layer of the conductive type described above, and diffusing impurities at a low concentration into a predetermined region on the surface of the first semiconductor layer. Controlling a second conductivity type different from the first conductivity type, forming a second semiconductor layer of a third conductivity type in the MOS portion, and forming a first semiconductor layer on the surface of the second semiconductor layer. A step of forming an insulating film; a step of forming a first polycrystalline silicon film including an impurity for controlling the first conductivity type on the entire surface; a step of forming the first polycrystalline silicon film and the first insulating film By patterning the film, the first Forming an emitter electrode made of the first polycrystalline silicon film in the predetermined region on the conductor layer, and forming a gate electrode made of the first polycrystalline silicon film on the second semiconductor layer; The first semiconductor layer in the predetermined region is etched by a predetermined depth in a self-aligned manner with respect to the emitter electrode, so that a protrusion protruding from the etched first semiconductor layer surface is formed below the emitter electrode. And controlling the conductivity type near the top surface of the projection to the first conductivity type by diffusing an impurity in the emitter electrode. This portion is used as an emitter layer. Using the portion of the second conductivity type below the active region as an active base layer; and diffusing the impurity for controlling the second conductivity type into the predetermined region of the first semiconductor layer at a high concentration. A step of forming an external base layer in a self-aligned manner with respect to the emitter layer; and a step of: diffusing impurities at a high concentration near the surface of the first semiconductor layer outside the predetermined region; Forming a conductive-type collector electrode extraction portion; and forming a source layer and a drain layer in a self-aligned manner with respect to the gate electrode by diffusing impurities at a high concentration near the surface of the second semiconductor layer. look including the step of, further, before the step of forming the external base layer, the third
Forming an insulating film on the entire surface; and forming the third insulating film
Etch back to project from the surface of the first semiconductor layer.
Structure including the emitted emitter layer and active base layer
A first side spacer attached to the side wall of
A gate including the gate electrode protruding from the second semiconductor layer;
Forming a second side spacer attached to the side wall of the gate structure
A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】上記外部ベース層を形成する工程は、上記
第1の半導体層の表面のエミッタ層の周囲の領域に接触
するとともに上記第1の導電型に制御するための不純物
を高濃度に含む第2の多結晶シリコン膜を形成する工程
と、この第2の多結晶シリコン膜中の不純物を上記第1
の半導体層内に拡散させる工程とを含み、 上記ソース層およびドレイン層を形成する工程は、上記
第2の半導体層の表面のソース層およびドレイン層を形
成すべき各領域に接触するとともに上記第4の導電型に
制御するための不純物を高濃度に含む第3の多結晶シリ
コン膜を形成する工程と、上記第3の多結晶シリコン膜
中の不純物を上記第2の半導体層内に拡散させる工程と
を含むことを特徴とする請求項記載の半導体装置の製
造方法。
8. The step of forming the external base layer includes: contacting a region around an emitter layer on a surface of the first semiconductor layer with a high concentration of impurities for controlling the first conductivity type; Forming a second polycrystalline silicon film including the first polycrystalline silicon film, and removing the impurities in the second polycrystalline silicon film from the first polycrystalline silicon film.
The step of forming the source layer and the drain layer, wherein the step of forming the source layer and the drain layer contacts the respective regions on the surface of the second semiconductor layer where the source layer and the drain layer are to be formed, and Forming a third polycrystalline silicon film containing a high concentration of impurities for controlling the conductivity type to 4; and diffusing the impurities in the third polycrystalline silicon film into the second semiconductor layer. 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 , comprising the steps of:
【請求項9】上記第2の多結晶シリコン膜を形成する工
程および上記第3の多結晶シリコン膜を形成する工程
は、 1枚の多結晶シリコン膜を全面に形成する工程と、 この1枚の多結晶シリコン膜において、上記バイポーラ
部の部分に、選択的に上記第1の導電型に制御するため
の不純物を添加する工程と、 上記1枚の多結晶シリコン膜において、上記MOS部の
部分に、選択的に上記第4の導電型に制御するための不
純物を添加する工程とを含むことを特徴とする請求項
記載の半導体装置の製造方法。
9. The step of forming the second polycrystalline silicon film and the step of forming the third polycrystalline silicon film include: forming one polycrystalline silicon film over the entire surface; A step of selectively adding an impurity for controlling to the first conductivity type to a portion of the bipolar portion in the polycrystalline silicon film, and a portion of the MOS portion in the one polycrystalline silicon film. to, claim, characterized in that it comprises a step of adding an impurity for controlling selectively the fourth conductive type 8
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項10】上記第2の多結晶シリコン膜および第3
の多結晶シリコン膜を被覆するシリサイド膜を形成する
工程と、 上記第2の多結晶シリコン膜と上記シリサイド膜との積
層膜を、上記外部ベース層に接触している部分を残して
パターニングし、パターニング後の当該積層膜をベース
電極とする工程と、 上記第3の多結晶シリコン膜と上記シリサイド膜との積
層膜を、上記ソース層およびドレイン層に接触している
部分を残してパターニングし、パターニング後の当該積
層膜をソース電極およびドレイン電極とする工程とをさ
らに含むことを特徴とする請求項または記載の半導
体装置の製造方法。
10. The second polycrystalline silicon film and a third polycrystalline silicon film.
Forming a silicide film covering the polycrystalline silicon film, and patterning a laminated film of the second polycrystalline silicon film and the silicide film while leaving a portion in contact with the external base layer; A step of using the laminated film after patterning as a base electrode; and patterning the laminated film of the third polycrystalline silicon film and the silicide film except for a portion in contact with the source layer and the drain layer, the method according to claim 8 or 9, wherein the multilayer film further comprising a step of the source and drain electrodes after the patterning.
【請求項11】上記第2の多結晶シリコン膜を形成する
工程よりも前に、上記エミッタ層の上部、コレクタ電極
取出し部の上部および上記外部ベース層の形成領域外の
上記第1の半導体層の表面に、それぞれ第2の絶縁膜を
形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項
または10記載の半導体装置の製造方法。
11. The method according to claim 1, wherein the step of forming the second polycrystalline silicon film includes the step of forming the first semiconductor layer on the upper part of the emitter layer, the upper part of the collector electrode take-out part, and outside the formation region of the external base layer. 9. The method according to claim 8 , further comprising the step of forming a second insulating film on each of the surfaces.
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to 9 or 10 .
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